鐵基合金非晶帶材噴嘴加工

申亞東

【摘 要】鐵基非晶合金帶材代替?zhèn)鲃庸桎撈雠潆娮儔浩麒F芯，可降低能耗60-70%。該技術(shù)早在日本日立公司推廣應用，早前非晶市場一直被國外企業(yè)壟斷。我國最早掌握“非晶”核心技術(shù)的公司是“安泰科技”。鐵基非晶合金的帶材厚度為0.02～0.03mm左右，寬度國內(nèi)目前能生產(chǎn)到213mm。鐵基非晶合金帶材作為一種新型節(jié)能材料，廣泛應用于配電變壓器、大功率開關(guān)電源、脈沖變壓器、磁放大器、中頻變壓器及逆變器鐵芯， 適合于10kHz 以下頻率使用，用途非常很廣。目前國內(nèi)大小有幾十家企業(yè)在生產(chǎn)非晶合金帶材。有名幾家公司是：安泰科技，青島云路，中置信，兆晶等。

【關(guān)鍵詞】噴嘴；氮化硼；數(shù)控機床；加工中心；改進

1 非晶帶材的生產(chǎn)工藝過程

生產(chǎn)非晶合金帶材采用的是“液態(tài)”放熱變“固態(tài)”的物理現(xiàn)象原理。現(xiàn)將鋼鐵和合金元素在中頻電爐中熔化，經(jīng)過爐底部吹氬氣去渣除沫等工藝手段，得到純凈的鋼水再把液態(tài)鋼倒進中間包里，中間包有加熱恒溫功能。高溫鋼水在中間包通過塞桿機構(gòu)把鋼水放進噴嘴包，噴嘴包里有自動液位漂浮機構(gòu)，漂浮的升降傳遞給塞桿機構(gòu)控制系統(tǒng)，從而控制噴嘴包鋼水的容量。鋼水經(jīng)過噴嘴包的噴嘴流槽，噴射到高速旋轉(zhuǎn)的冷卻銅輥上。鋼水以每秒百萬度的速度迅速冷卻，即用千分之一秒的時間將1350℃的鋼水降到200℃以下，形成非晶無序結(jié)構(gòu)的帶材。因此噴嘴在噴帶過程中起到特別關(guān)鍵的作用，噴嘴質(zhì)量的好壞對帶材的質(zhì)量影響很大。噴嘴流槽寬側(cè)噴出的帶材厚，噴嘴流槽不平直側(cè)噴出的帶材厚薄不一，采容易斷帶、不易卷帶。所以我下面著重闡述噴嘴的加工

2 噴嘴示意圖

圖1

3 噴嘴加工工藝及流程分析

3.1 噴嘴主要尺寸描述

如圖所示：（1）外形尺寸 長184mm×寬35mm×高31.25mm

（2）鋼水流槽口 長142mm×寬0.03mm×高4mm （142mm平直度0.01，0.03mm尺寸精度≤0.005mm， 光潔度Ra0.8 ，測量儀器：光學檢測儀）

（3）兩道保溫噴火口 長148mm×寬0.05mm×高4.62mm（傾斜30°）

（4）鋼水熔池 長160mm×寬16mm×高10mm

（5）3只開槽通孔φ6mm×176mm，兩端沉孔φ8mm×10mm

（6）鋼水熔池與鋼水噴口的貫通是通過鉆13-φ8mm的通孔

3.2 坯料描述

方坯：厚35mm×長184mm×寬184mm（可加工5件成品）

3.3 材質(zhì)

氮化硼（BN）。物理特性：熔點3000℃，密度為2.25，壓縮強度為170MPa。質(zhì)地非常堅硬、硬度僅次金剛石，超硬材料。工業(yè)上常用于制作切削刀具、刀片、鉆頭、磨具和切割工具等，冶金上常用于連續(xù)鑄鋼的分離環(huán)，非晶態(tài)鐵的流槽口。

3.4 噴嘴加工工序流程：

毛坯→銑上平面及外形（立銑）→切割分塊（臥銑）→翻身銑底平面及外形（立銑）→鉆孔（鉆床）→銑鋼水容池（立銑）→切0.3mm*142mm的噴帶槽口（臥銑） 精銑上平面及外形（臥銑）→切0.4mm*148mm的火帶槽口（臥銑）→修噴口（人工）→檢驗（合格）→入庫

3.5 現(xiàn)有機床加工設備的分析：

XK6132數(shù)控萬能升降臺銑床壹臺，Z525立式鉆床壹臺。

從目前的加工設備能力、綜合以上各加工工序流程來看、得出以下結(jié)論：

（1）從工序來講充分利用了XK6132數(shù)控機床（立臥銑不停的在輪流工作），適合單件生產(chǎn)。

（2）大批量生產(chǎn)不能用統(tǒng)籌的方法：不能在同工序生產(chǎn)周期之內(nèi)跨步生產(chǎn)、即不能在相同的加工時間內(nèi)或稍長點時間、能同時加工出幾件成品出來（產(chǎn)品加工的時間周期可以按上面幾道工序中最長的工序時間來計算。批量投產(chǎn)，按流水線用統(tǒng)籌的穿插方法來組織生產(chǎn)，加工一道工序的時間可以同時加工幾道工序的工作量，從而節(jié)省大量的加工時間、提高操作工的勞動強度和加工效率）。

（3）從產(chǎn)品加工的精度來講：

a.XK6132數(shù)控萬能升降臺銑床是在原X6132系列萬能升降臺銑床的基礎(chǔ)上跟換滾珠絲桿、改裝伺服電機驅(qū)動系統(tǒng)而升級設計的數(shù)控機床，采（下轉(zhuǎn)第136頁）（上接第129頁）用原有的床身，導軌，工作臺面。變速機構(gòu)仍然是原機床的18級齒輪變速。從而可知是開環(huán)系統(tǒng)而不是閉環(huán)系統(tǒng)、也不是無級變速，相對來講沒有自動清零系統(tǒng)尺寸精度不是很高，傳動不是很平穩(wěn)。

b.主軸轉(zhuǎn)速各廠家不一，我公司采購的是沈陽機床廠生產(chǎn)的XK6132型機床。主軸轉(zhuǎn)速為30～1500r/min，進給速度5～1000mm/min。

c.工作臺行走定位精度0.035mm。

d.工作臺往返重復定位精度0.02mm。

因此得出XK6132數(shù)控萬能升降臺銑床，加工噴嘴外形不成問題，但加工出的“噴嘴流槽口”達不到在142mm長，寬0.3mm的誤差≤0.005mm的高精度、高標準要求；XK6132數(shù)控萬能升降臺銑床的定位精度0.035mm/300mm、重復定位精度為0.02mm；從產(chǎn)業(yè)的長期發(fā)展來看該機床不適合加工高精度的噴嘴流槽口，應改為臥式加工中心加工TC430L或TC550L（國產(chǎn)臥加定位精度0.01 mm、重復定位精度為0.006mm）。

（4）TC550L臥式加工中心，加工的系統(tǒng)性能：

a.加工精度高：位置閉環(huán)控制芯片以高性能及高精度的位置檢測光柵或磁柵，實現(xiàn)高精度、高速度的閉環(huán)位置控制。誤差可通過閉環(huán)記意系統(tǒng)進行誤差補償，加工轉(zhuǎn)彎面時能自動調(diào)節(jié)進給速度倍率。從而使過渡面圓滑過渡，光潔平整。

b.加工轉(zhuǎn)速高：主軸轉(zhuǎn)速可達8000r/min、線速度60m/min，進給速度可達5500r/min、線速度40m/min。高速的切削運動、加工出高效的產(chǎn)品，高超的光潔度。從而節(jié)能增效！

3.6 改進的方案措施：

（1） 根據(jù)目前公司的生產(chǎn)節(jié)奏（一條噴帶生產(chǎn)線、三班制，每班按消耗2件噴嘴計算，三班共需6件噴嘴）。

（2）機床合理配置：原有的一臺數(shù)控XK6132數(shù)控萬能升降臺銑床用立銑頭（銑噴嘴的外形尺寸）→一臺臥式銑床（切料）→一臺立式鉆床（鉆孔）→一臺臥式加工中心（切縫）?？梢园戳魉€來組織生產(chǎn)。

（3）機床操作工配置：2名操作工互配操作（從機加工車間安全的角度來考慮：每車間、每班至少安排2人上班，否則不安全文明生產(chǎn)、不能處理特發(fā)應急事情）。

（4）產(chǎn)出數(shù)量：初步估計一班（8小時）可以平均生產(chǎn)8到9件合格產(chǎn)品出來。

（5）改進的方案措施：再采購一臺數(shù)控立式銑床和一臺臥式加工中心。

以上分析報告及改進的方案措施、是本人在《騰元軟磁有限公司》生產(chǎn)一線近期的研究報告。由于本人知識面的深廣度，有不道之處懇請公司各位領(lǐng)導、專家指點，通過大家的指點和幫助使公司生產(chǎn)出“高效、高精度”的優(yōu)質(zhì)噴嘴出來！使公司帶材有質(zhì)的飛躍！endprint