金屬絲編織網(wǎng)波紋成型工藝研究

牛劭臣 張青杰

新鄉(xiāng)航空工業(yè)（集團）有限公司116廠 河南 新鄉(xiāng) 453019

引言

液壓油濾過濾材料多選用金屬纖維燒結(jié)氈，滑油油濾多選用玻纖濾紙，而燃油油濾則多采用金屬絲編織網(wǎng)，金屬絲編織網(wǎng)具有規(guī)則和均勻的孔口，可以濾除所有大于小孔尺寸的粒子，由于受材料表面孔口數(shù)量的限制，納污容量較小，但經(jīng)過清洗后仍可重復使用。

航空濾芯通常對濾層波紋高度尺寸有較高要求，燒結(jié)氈和玻纖濾材成型較好，波紋高度公差能夠控制在±0.1mm以內(nèi)，但金屬絲編織網(wǎng)折褶過程由于自身回彈力大，波紋成型效果較差，折褶后波紋高度一致性難以保證±0.2mm的要求，主要體現(xiàn)在波紋高度逐漸降低，如某濾層濾材為不銹鋼網(wǎng)MXW800/9和不銹鋼網(wǎng)0.125/0.09，波紋高度要求17.5 0 -0.5，波紋數(shù)93，折褶后實測尺寸達到±0.5mm，不能滿足產(chǎn)品需求。

1 成型工藝研究

1.1 加工設備介紹

小品種、多批量類濾層主要是單件加工，目前市場上多以拍板式為主，靠機械傳動進行折褶，后側(cè)有向前頂緊的氣缸，濾材折褶后的波紋成型效果主要靠頂緊力實現(xiàn)，頂緊壓力范圍為0～0.3MPa可調(diào)。

圖1 拍板式波紋機

1.2 原理分析

由于濾網(wǎng)的強度和剛度的限制，單獨一層濾網(wǎng)不能作為過濾元件使用的，須與相宜的保護網(wǎng)組合或多層濾網(wǎng)復合在一起使用，提供必要的剛度和剛度支撐濾網(wǎng)提供過濾功能，其中保護網(wǎng)選用金屬絲編織方孔網(wǎng)，材料為0Cr18Ni9，常見的規(guī)格有0.475/0.111、0.125/0.090等，過濾網(wǎng)則選用金屬絲編織密紋網(wǎng)，材料多為0Cr18Ni9，部分為N6。

1.2.1 0Cr18Ni9不銹鋼金屬絲編織網(wǎng)力學性能分析

金屬絲編織網(wǎng)折褶前見圖2，材料韌性較好，如表1所示，根據(jù)0Cr18Ni9的屈服強度，可以計算出襯網(wǎng)產(chǎn)生塑性變形的力[1]。屈服強度的計算公式：

圖2 金屬絲編織網(wǎng)折褶

式中：σ為屈服強度，單位MPa；F為材料屈服時所受的最小的力，單位N；S為受力材料的橫截面積，單位mm2。

某濾層截面積為1 3.9 m m2,根據(jù)公式（1）可得：F=2.85KN。

表1 0Cr18Ni9的力學性能數(shù)據(jù)

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圖3 中，選用氣缸為SC40X250，氣缸理論輸出力見表2，單位：牛頓（N）。

圖3 頂緊氣缸

表2 氣缸推力

目前，波紋機上氣缸調(diào)壓范圍為0～0.3MPa，由表2可得推力值為376.8N，遠小于F=2.85KN，由此可見，頂壓力無法對濾材產(chǎn)生塑性變形，仍存在彈性變形。

1.2.2 受力分析。濾材折褶過程見圖4，波紋機折褶過程中，隨著上下折刀往返運動，濾層成型后受折刀向后撥力，波紋推動氣缸向后平穩(wěn)運動，波紋數(shù)量越多，氣缸位移越大，隨之波紋自身彈力也會逐漸增大。

圖4 波紋機折褶示意圖

通過現(xiàn)場多次觀察折波過程和對大量濾材進行折波試驗，總結(jié)出了拍板受力情況對波紋成形的影響，見圖5，如圖所示，以力學平衡原理來解釋波紋高度逐漸降低的問題。

圖5 波紋受力示意圖

波紋加工過程中，波紋對拍板會存在一個力F’，而其大小主要是由擠壓力和波紋自身的彈性組成：

波紋彈力類似于彈簧：

k為彈力系數(shù)，x為伸長或縮短的長度；

由（1）和（2）得到：

1.2.3 解決措施。為了保證力F’不變，在波紋伸長量x逐漸增大的情況下，可以逐漸減小擠壓力F。通過這種操作方法，可以解決絲徑較細、回彈力較小的濾材折波成形的問題。

對于絲徑較粗、彈力系數(shù)較大的濾材，根據(jù)公式（4），在波紋伸長量x逐漸增大的情況下，擠壓力F減小至0后，而伸長量x仍在增大，造成力F’仍在不斷增大，導致仍會出現(xiàn)波紋越來越低現(xiàn)象，因此該類濾材的折波成形就無法實現(xiàn)，目前，原材料如超過1m，工藝允許分兩段折褶，然后波紋搭接電阻焊合縫，也可以解決該問題[3]。

而現(xiàn)實過程中，設計選用的濾材是按照濾網(wǎng)名義孔徑尺寸選擇的，我們可以通過更換濾網(wǎng)材料實現(xiàn)，如將0Cr18Ni9更換為鎳網(wǎng)N6，該類濾網(wǎng)韌性和回彈力較小，易成形，即減小彈力系數(shù)，即可實現(xiàn)。

紙質(zhì)濾材主要是因為紙質(zhì)濾材易成形，幾乎沒有回彈力，拍板只受到波紋機設置的擠壓力，因此不易出現(xiàn)波紋越來越低的現(xiàn)象。

另外，由加工經(jīng)驗和實際操作驗證，純金屬網(wǎng)類波紋在加工過程中，上下墊兩層紙有利于波紋成形，也可以提高波紋高度的一致性。

1.2.4 結(jié)果應用。目前，加工多層金屬絲編織網(wǎng)濾層效果均較差，按照以上措施可以基本解決加工難題，波紋高度尺寸可以控制在±0.2mm以內(nèi)，上述濾層是截至目前難度最大的，通過將不銹鋼MXW850/10金屬編織網(wǎng)更換為鎳網(wǎng)MXW800/10后，再逐步探索工藝參數(shù)及頂壓力減小的時機，已經(jīng)順利交付多個批次產(chǎn)品[2]。

2 結(jié)束語

對于多層金屬絲編織網(wǎng)折褶，根據(jù)材料絲徑，選擇相應的頂緊力，然后逐步降低頂緊力，可以解決波紋高度逐漸降低的這一難題。

新產(chǎn)品設計時，要盡量避免選擇不銹鋼襯網(wǎng)和不銹鋼過濾網(wǎng)組合折褶，可通過選擇不同材質(zhì)的濾材進行代替，如鎳網(wǎng)MXW800/10代替不銹鋼MXW850/10。