CuCo2Be合金細(xì)長零件用超高光潔大寬刃刀具精細(xì)刨削工藝試驗(yàn)研究

劉紅鑄

摘要 高導(dǎo)高強(qiáng)CuCo2Be合金材質(zhì)的大型寬板閃光焊機(jī)電極，屬扁平細(xì)長（近2米長）零件。在鋼帶閃光對(duì)焊時(shí)，需經(jīng)電極傳輸高密度電流，故電極的導(dǎo)電接觸面必須高度光潔（Ra1.6～0.8μm)平整。在3米普通龍門刨床上，采用超高光潔（Ra0.01～0.04μm)大寬刃（40mm和90mm兩種），微切削量（每次進(jìn)刀0.02～0.03mm）的精細(xì)刨削工藝方法，獲得了導(dǎo)電接觸面高度光潔（Ra0.8～0.4μm)的優(yōu)質(zhì)電極產(chǎn)品，裝機(jī)使用能確保閃光對(duì)接焊縫質(zhì)量優(yōu)良無事故。

此方法無需大型精密設(shè)備，十多分鐘便可完成電極導(dǎo)電接觸面的精刨任務(wù)，耗工時(shí)少、加工成本低。

關(guān)鍵詞 閃光焊；電極；焊縫；寬刃刀具；刨削

武鋼、寶鋼等單位進(jìn)口的大型寬板閃光焊機(jī)上有一個(gè)傳輸高密度電流且易耗的關(guān)鍵零件—電極。其材質(zhì)用我校研制的CuCo2Be合金。

電極毛坯的制作過程是：熔煉鑄錠→熱鍛造→固溶處理→冷鍛造成留有適當(dāng)加工余量的長坯料→強(qiáng)化時(shí)效處理。固溶處理后材質(zhì)具有很好的塑性，便于冷鍛加工。時(shí)效處理后材質(zhì)具有高強(qiáng)硬度、高導(dǎo)電性，且彈性高、韌性大。[1][2][3]

電極的主要形狀和尺寸見圖1。

圖1中的○A面是電極與另一輸電零件的導(dǎo)電接觸面，○B(yǎng)面是電極與鋼板的導(dǎo)電接觸面。為順利傳輸高密度電流，兩導(dǎo)電接觸面必須高度光潔（即Ra1.6～0.8μm)平整。其余面可全部為Ra12.6～6.3μm。

1．常用刨削工藝方法試驗(yàn)研究

為獲得高光潔（Ra1.6～0.8μm)的電極導(dǎo)電接觸面。用磨削工藝方法是完全能實(shí)現(xiàn)的。問題是我校附屬工廠和鎮(zhèn)江市的所有機(jī)加工類企業(yè)，均未找到能加工此長工件（近2米）的大型磨床。另外，由于CuCo2Be合金的韌性大，磨削速度會(huì)很慢，加工一件電極產(chǎn)品必然要耗用大量工時(shí)，加工成本高。

我校附屬工廠有一臺(tái)3米龍門刨床，具有加工此細(xì)長工件的能力。但關(guān)鍵是能否通過改進(jìn)刀具、工藝參數(shù)等方法獲得高光潔（Ra1.6～0.8μm)的導(dǎo)電接觸面。

我們首先試驗(yàn)了龍門刨常用刨削工藝方法。即用鑲嵌硬質(zhì)合金刀片的尖刨刀加工，步驟是先粗刨（刨掉所有毛坯面）→再半精刨到各面均預(yù)留0.2mm余量→最后精刨（進(jìn)刀量先0.05～0.1mm,再0.02～0.03mm）到圖紙尺寸。經(jīng)檢測(cè)各刨削面僅能達(dá)到一般光潔（Ra6.3～3.2μm)的需求。將這種質(zhì)量的電極產(chǎn)品裝機(jī)使用，在導(dǎo)電接觸面處會(huì)降低電流傳輸能力，影響焊接工藝參數(shù)，導(dǎo)致對(duì)接焊縫質(zhì)量下降（有部分未焊牢等缺陷）。在軋制過程中，有時(shí)會(huì)在焊縫缺陷處產(chǎn)生斷裂，導(dǎo)致連續(xù)軋鋼生產(chǎn)過程停頓，造成重大經(jīng)濟(jì)損失。

2．超高光潔大寬刃刨刀精細(xì)刨削工藝試驗(yàn)研究

為解決電極導(dǎo)電接觸面高光潔（Ra1.6～0.8μm)問題，我們?cè)L問和請(qǐng)教了多家搞過寬刃刨削加工的單位和多位專業(yè)人士。查閱了有關(guān)文獻(xiàn)資料。[4][5][6]經(jīng)綜合分析比較后設(shè)計(jì)了一套獨(dú)特的超高光潔、大寬刃刀具精細(xì)刨削的工藝試驗(yàn)方案。方案的關(guān)鍵點(diǎn)是：⑴形成刀具刃口的兩個(gè)面[1][2]必須精細(xì)研磨到超高光潔（Ra0.01～0.04μm)；⑵刃寬能確保一次走刀就刨出整個(gè)平面。故刨電極○A面時(shí)用刃寬40mm；刨○B(yǎng)面時(shí)用刃寬90mm；⑶用微刨削量（每次進(jìn)刀0.02～0.03mm）精細(xì)刨削。

超高光潔大寬刃刨刀的材質(zhì)用高速鋼，形狀尺寸見圖2。刨刀的制作過程大致是：先在磨床上磨削刀塊各個(gè)面到高光潔度（Ra1.6～0.8μm)。再到涂有最細(xì)金剛砂研磨膏（其他研磨膏劑效果差）的研磨機(jī)上精細(xì)研磨，直至達(dá)超高光潔（Ra0.01～0.04μm)。在超高光潔大寬刃精細(xì)刨削工藝方案試驗(yàn)前，要先用通常刨削工藝方法，精刨電極各個(gè)面到較光潔（Ra6.3～3.2μm)。除導(dǎo)電接觸面○A、○B(yǎng)要各預(yù)留0.15mm的余量作大寬刃精細(xì)刨削用，其余各面均加工到圖紙尺寸。

超高光潔大寬刃精細(xì)刨削工藝試驗(yàn)的步驟大致是：

⑴用刃寬90mm的刀具先精刨○B(yǎng)面（1980×80）。以微切削量（每次進(jìn)刀0.02～0.03mm）精細(xì)刨削。約5～7次走刀便可精刨到圖紙尺寸。每次走刀刨下的切屑均呈卷曲簿紙狀。

⑵將工件翻身，用刃寬40mm的刀具精刨○A面（左右各為1980×30）。精細(xì)刨削的有關(guān)工藝要素與刨○B(yǎng)面時(shí)相同。不同的是○A面被分割成左右兩部分。為確保左右兩部分始終在同一平面。每次進(jìn)刀刨完左面后，要立即移動(dòng)刀架刨右面（也可先右后左）。

⑶每加工好3～4件電極要更換重新精細(xì)研磨過的刀具，避免因刃口磨損導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量下降。

按此方案加工好的兩導(dǎo)電接觸面○A、○B(yǎng)，均呈漂亮的橙黃色、光亮似鏡，可照出人影。經(jīng)檢測(cè)可確保達(dá)到高光潔（Ra0.8～0.4μm)。將這種優(yōu)質(zhì)電極產(chǎn)品裝機(jī)使用再也沒有發(fā)生因焊縫缺陷引起鋼帶斷裂造成連續(xù)軋鋼生產(chǎn)停頓的狀況。

3．綜合分析

CuCo2Be合金材質(zhì)的細(xì)長零件—寬板閃光焊電極為順利傳輸高密度電流，其導(dǎo)電接觸面必須達(dá)到高光潔（Ra1.6～0.8μm)。常用刨削工藝方法（用尖角形刨刀，經(jīng)粗刨→半精刨→精刨后）其刨削面只能達(dá)到一般光潔（Ra6.3～3.2μm)。用超高光潔（Ra0.01～0.04μm)大寬刃（一次走刀刨過整個(gè)平面）精細(xì)刨削（用微切削量，每次進(jìn)刀0.02～0.03mm）工藝方法，其精刨面能超過（Ra1.6～0.8μm)要求，達(dá)到高光潔（Ra0.8～0.4μm)。將這種質(zhì)量的電極產(chǎn)品裝機(jī)使用，能確保焊縫質(zhì)量優(yōu)良無事故。此工藝方法與磨削工藝相比，無需大型精密設(shè)備，只要有2米以上龍門刨床便可承接此類任務(wù)。另外用此法精刨一件電極產(chǎn)品僅需十幾分鐘便可完成，具有耗工時(shí)少，加工成本低的優(yōu)點(diǎn)。

4．參考文獻(xiàn)

[1] 劉和法等：閃光電阻焊用優(yōu)質(zhì)電極材料—CuCo2Be合金鎮(zhèn)江船舶學(xué)院學(xué)報(bào)1986年第一期

[2] 劉和法等：CuCo2Be合金熱處理用動(dòng)力學(xué)曲線測(cè)定和強(qiáng)化相的分析研究金屬學(xué)報(bào)1987年第二期

[3] 劉和法等：時(shí)效過程中GP區(qū)溫度的測(cè)試與研究鋼鐵研究學(xué)報(bào) 1990年第一期

[4] 浦艷敏、李曉紅編著：金屬切削刀具選用與刃磨化學(xué)工業(yè)出版社 1912年節(jié)月

[5] 彭林中、張宏主編：簡(jiǎn)明金屬機(jī)械加工工藝手冊(cè)化學(xué)工業(yè)出版社 2012年2月

[6] 編寫組編：機(jī)械加工實(shí)用手冊(cè) 機(jī)械工業(yè)出版社 1997年10月