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焊管軋輥成型面光整工藝及其分析

【摘要】:
薄壁鍍銅焊管被大量應用于散熱器、冷凝器等產品的制造中,焊管內外表面質量主要取決于帶材表面質量和軋輥成型面表面質量,對軋輥成型面進行光整加工,對于提高焊管質量、延長軋輥使用壽命意義重大軋輥由含鉻、鉬、釩等元素的合金鋼(如Cr12MoV)制造,強度、硬度均較高,常溫硬度一般在HRC58-HRC61,其成型面粗糙度要求Ra≤0.05μm由于軋輥成型面是一段或幾段半徑不等的圓弧與直線組合而成的曲線繞軋輥軸
薄壁鍍銅焊管被大量應用于散熱器、冷凝器等產品的制造中,焊管內外表面質量主要取決于帶材表面質量和軋輥成型面表面質量,對軋輥成型面進行光整加工,對于提高焊管質量、延長軋輥使用壽命意義重大軋輥由含鉻、鉬、釩等元素的合金鋼(如Cr12MoV)制造,強度、硬度均較高,常溫硬度一般在HRC58-HRC61,其成型面粗糙度要求Ra≤0.05μm由于軋輥成型面是一段或幾段半徑不等的圓弧與直線組合而成的曲線繞軋輥軸線回轉而形成的空間曲面,形狀復雜且類型不一,給成型面光整加工帶來許多困難我們采用電化學機械光整的方法,收到了良好的效果。
1 手工拋磨
目前,可行的光整方法主要有手工拋磨、電化學拋光和電化學機械光整等手工拋磨一般使用砂布、砂紙、油石等工具,以不產生裂紋和過深的劃痕為條件,使磨粒在很輕的載荷作用下對軋輥成型面進行微切削經車削成型的軋輥成型面表面粗糙度約為Ra2.0μm左右,需經由粗到精反復拋磨,方能達到粗糙度Ra≤0.05μm的要求手工拋磨設備投資少、成本低,但工人勞動強度大、生產效率低,軋輥成型面形狀精度易受到破壞,操作者缺乏經驗時,容易在成型面上留下桔皮狀缺陷和凹痕。
2 電化學拋光
電化學拋光是利用電化學陽極溶解原理對金屬表面進行光整加工的一種工藝方法加工過程中,與直流電源正極相連的軋輥作為陽極置于電解液中,與另外設置的陰極(與直流電源負極相連)形成一電場經機械加工的軋輥成型面上留有切削造成的尖峰狀凸起和凹谷,使微觀電場分布呈現非均勻性,尖峰處電力線集中而形成較大的電流密度,電化學反應速度較快,金屬溶解速度也較快,在凹谷處,電化學反應速度則相對較慢另外,電化學反應中,陽極表面還會形成一層由溶解了的陽極金屬和電解液組成的粘膜,其電導率較低,粘膜容易聚集在凹谷處,阻礙了凹谷處陽極溶解的進行,使陽極表面幾何高點處金屬迅速溶解,幾何低點處的金屬溶解緩慢,軋輥成型面被整平。
采用電化學拋光工藝對軋輥成型面進行光整加工,生產效率遠高于手工拋磨,但需使用以磷酸為主、含有鉻酐的酸性電解液,損害操作者健康,加工設備易出現銹蝕,并且污染環境,國家限制排放另外,電化學拋光工藝對工件表面粗糙度的降低是有限度的,一般只能降低兩個粗糙度等級原始表面粗糙度為Ra2.0μm的軋輥成型面,經電化學拋光后,一般只能達到Ra0.5μm左右,達不到表面粗糙度Ra≤0.05μm的設計要求。
3 電化學機械光整加工
電化學機械光整工藝是電化學加工和機械加工的復合工藝,焊管軋輥成型面電化學機械光整加工裝置如圖1所示加工中,軋輥繞軸線勻速回轉,通過集流裝置使軋輥與直流電源正極相連,軋輥下方設有接通直流電源負極的陰極(陰極結構見圖2),陰極以黃銅制造,上面開有電解液噴孔,陰極與軋輥之間留有一定間隙,電解液可以從中通過,耐蝕泵將鈍性電解液壓入加工區加工裝置另外設有表面涂有研磨劑的研磨輪,其回轉方向與軋輥回轉方向相同加工過程中,軋輥表面因電化學作用而發生陽極溶解,同時形成鈍化膜,鈍化膜阻止了陽極溶解的進一步進行,通過研磨輪對軋輥表面進行機械研磨,軋輥表面高點處的鈍化膜被刮除,高點處露出的新的金屬表面繼續受到電化學溶解通過多次重復溶解—鈍化—活化這一加工過程,使軋輥表面微觀高點處的材料被不斷去除,在表面微觀低點處,由于鈍化膜的保護而溶解緩慢,使軋輥成型面得到光整加工。
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