鐵鉻鋁纖維生產(chǎn)工藝參數(shù)的優(yōu)化

陳利榮 宋彥博

摘 要：鐵鉻鋁纖維由于具有耐磨、耐蝕等特性，從而具有很廣的應(yīng)用前景，但由于鐵鉻鋁的脆性，使鐵鉻鋁纖維的制作工藝受到限制。文章根據(jù)實(shí)驗(yàn)，提出適宜振動(dòng)切削鐵鉻鋁纖維的工藝參數(shù)。

關(guān)鍵詞：振動(dòng)切削；鐵鉻鋁纖維；工藝參數(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：TQ343+.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）24-0095-03

Abstract： Fe-Cr-Al fiber has a wide application prospect because of its wear-resistance and corrosion resistance. However， due to the brittleness of Fe-Cr-Al fiber， the fabrication process of Fe-Cr-Al fiber is limited. According to the experiment， the technological parameters for vibration cutting of Fe-Cr-Al fiber are put forward in this paper.

Keywords： vibration cutting； iron-chromium-aluminum fiber； process parameters

1 概述

目前以金屬纖維為增強(qiáng)材料或填充材料制成的各種復(fù)合材料，其應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，如導(dǎo)電塑料、屏蔽材料、隱形材料、吸聲材料及耐磨材料等[1-6]。其中鐵鉻鋁纖維由于具有耐磨、耐蝕等特性，從而具有更廣的應(yīng)用前景。但由于鐵鉻鋁的脆性，使鐵鉻鋁纖維的制作工藝受到限制。我們通過(guò)調(diào)整摸索工藝參數(shù)，采用振動(dòng)切削的方法，成功穩(wěn)定地生產(chǎn)出鐵鉻鋁纖維，其長(zhǎng)度為10～25mm，直徑為22？滋m-70？滋m之間，本文就振動(dòng)切削鐵鉻鋁纖維的切削工藝參數(shù)進(jìn)行探討。

2 實(shí)驗(yàn)原理

鐵鉻鋁纖維振動(dòng)切削原理[7-8]如圖1所示，工藝流程為：修模刀具→振動(dòng)切削→清洗→烘干→包裝。

采用的原料是規(guī)格為φ100×200的鐵鉻鋁棒。

3 工藝研究

3.1 刀具幾何角度

振動(dòng)切削產(chǎn)生纖維的條件是振動(dòng)位移δx與進(jìn)給量f的關(guān)系應(yīng)滿(mǎn)足δx≥4.8f，式中：δx-振動(dòng)位移（μm）；f-每轉(zhuǎn)進(jìn)給量（μm），要滿(mǎn)足這關(guān)系式，一是盡量選取小進(jìn)給量，二是增大振動(dòng)位移δx（δx為振幅的2倍）。刀具幾何角度中，對(duì)振動(dòng)位移影響較大的是前角及后角。圖2為前角對(duì)振動(dòng)位移的影響，圖3為后角對(duì)振動(dòng)位移的影響，由圖可見(jiàn)，為增大振動(dòng)位移，應(yīng)取較小前角和較大后角。

3.2 切削速度和進(jìn)給量

振動(dòng)切削制作纖維時(shí)，切削深度由所需纖維的長(zhǎng)短而定，切削用量中對(duì)振動(dòng)參數(shù)的影響主要是切削速度和進(jìn)給量。振動(dòng)切削時(shí)是否能切出纖維，與刀具系統(tǒng)的固有頻率、切削速度、進(jìn)給量有關(guān)，對(duì)于一定的彈性刀桿，其固有頻率一定，則切削速度及進(jìn)給量只能在一定的范圍內(nèi)才能切出纖維。

圖4是本文刀具切削鐵鉻鋁時(shí)形成纖維的對(duì)應(yīng)的切削速度和進(jìn)給量的范圍。圖中有剖面線(xiàn)陰影部份即為纖維形成區(qū)域，由圖可見(jiàn)本文刀具形成纖維的切削速度為70～180m/min，進(jìn)給量為2～18μm/r，為提高生產(chǎn)率，切削速度可取90～130m/min，根據(jù)切削纖維直徑選擇不同的進(jìn)給量。圖5為進(jìn)給量與纖維直徑的關(guān)系。

3.3 鐵鉻鋁纖維的清洗工藝

為了保證洗凈質(zhì)量的情況下，節(jié)能節(jié)水、節(jié)省勞動(dòng)強(qiáng)度，我們按照不同工藝對(duì)纖維進(jìn)行了清洗，然后檢測(cè)了纖維的含碳量，按照碳含量≤0.03%判定清洗合格，否則不合格。實(shí)驗(yàn)條件為：容器1m3，實(shí)驗(yàn)用纖維重量50公斤，具體情況如表1所示。

從表1看出，采用方案7，既可節(jié)省勞動(dòng)強(qiáng)度，又可以節(jié)水節(jié)電，得出的清洗工藝為：在1m3的容器中加入1000升清水和300ml清洗劑，生產(chǎn)切削纖維50kg，將這50kg纖維按照方案7的清洗工藝清洗可以達(dá)到理想的清洗效果。

3.4 切削金屬纖維檢測(cè)方法的選擇

3.4.1 絲徑檢測(cè)

纖維直徑是體現(xiàn)纖維的主要指標(biāo)，纖維的粗細(xì)直接影響金屬纖維氈的過(guò)濾精度、透氣度及材料的強(qiáng)度，絲徑對(duì)鐵鉻鋁制造的燃燒器透氣度及熱能的利用都有直接影響。

通常所用的絲徑檢測(cè)方法有：直接測(cè)量法、投影法、金相法和稱(chēng)重法等。

3.4.2 纖維橫斷面形貌檢測(cè)

切削金屬纖維加工方法比較特殊，從而導(dǎo)致纖維的橫斷面與拉拔金屬纖維不同，切削纖維橫斷面為不規(guī)則形狀，如圖6所示。由圖6可以看出，切削纖維的截面形狀極其不規(guī)則，有三角形、梯形、矩形等形狀，而這些圓度大小不一的纖維將對(duì)后續(xù)產(chǎn)品，如纖維氈的透氣度產(chǎn)生較大影響，進(jìn)而對(duì)終端產(chǎn)品（如全預(yù)混表面燃燒器）火焰的均勻性產(chǎn)生較大影響。纖維橫截面形狀主要取決于切削層形狀和切削變形量，因此，為了保證纖維的質(zhì)量，要求單根纖維橫斷面的最長(zhǎng)和最短直徑比小于2，使切削纖維圓度盡量接近拉拔纖維的圓度，更好的滿(mǎn)足使用要求。任取某一時(shí)間段，對(duì)切削鐵鉻鋁纖維絲徑圓度進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果如表2所示。

由表2可以看出，調(diào)整好設(shè)備的參數(shù)，使各參數(shù)匹配好，就可以生產(chǎn)出更優(yōu)的產(chǎn)品。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，切削纖維的使用范圍也逐漸增大，本文著重對(duì)切削纖維生產(chǎn)過(guò)程中刀具角度的變化、切削速度與進(jìn)給量之間關(guān)系進(jìn)行闡述，以及后續(xù)清洗工藝對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響進(jìn)行了研究，只有更好地了解切削纖維生產(chǎn)過(guò)程之間的關(guān)系，才能生產(chǎn)出圓度更好的產(chǎn)品，滿(mǎn)足市場(chǎng)的需求。

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