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镜面不锈钢管精抛方法

作者:admin 来源:原创 日期:2016/4/12 16:00:32 人气:127

    通过大量不锈钢管的精抛试验,找到了一种新型精抛工艺——柔性锐面精抛法.本文简述了该种方法,探索了此法的机理,分析了试脸结果,为设计制造专用设备提供了依据。

    我国经济的迅猛发展,导致了各行各业的装修愈来愈趋向豪华、高档,故使价格较高的不锈钢产品在装修材料中据有重要位置。其中直径150mm以下的不锈钢管又占有很大比重,但要求将其外表面加工成镜面、关于与这一要求相对应的镜面不锈钢管精抛(Mirror polishingfor stainless steel pipe本文简称为MPSSP),据我们调查和检测,目前国内仅有用于加工平面的超精精抛的成功报道。而MPSSP尚无成功的先例。国外也未见报道1994年以来,我们应某厂的要求,针对MPSSP做过了大量的研究试验,寻找到一种较为理想的MPSSP加工工艺方案

1试验方案的设计

1.1试验装

    试验装置传动原理如图1所示,不锈钢管6装夹在两个万向快速接头8之间,由电动机1经变速箱3带动其旋转,柔性的精抛具4包裹住不锈钢管近半个圆周,并在f=30次/min低频率下做轴向往复摆动、精抛液从加液口9注入经我们对8K型不锈钢管(直径在30100mm,不锈钢管长度在400~3000mm范围内)据不同直径与长度进行多次试验.证明这种装置加工出来的样品质量能达到或超过市场的要求

1. 2精抛模具装置

    用细毛毡做成的精抛块,安装在柔性的加压平带上.平带的一端固定在机床上,另一端绕过不锈钢管,使毛毡块面向钢管,并包裹钢管近半个圆周.然后施以拉力P,使精抛毛毡块紧紧包络在不锈钢管表面从加液口注入的精抛直接浇到不锈钢管精抛块之间,再经回收槽回收

1. 3精抛

    在精抛时,加不加精抛液与加什么成分的精抛液,是能否成功的关键。

2 精抛机理及运动轨迹

2.1精抛机理初步分析

    精抛加工就是将光整加工中,研磨和抛光两种工艺方法的优点综合在一起,并有所创新和发展的一种新型光整加工方法

    精抛机理比较复杂:

    其一,它有研与磨的机理.即精抛液中极细的磨粒,在毛毡纤维束的压迫下,其棱角也象刀刃一样,可在不锈钢管表面上除去一层极薄极细的金属,对某一个磨粒来看,它的切削过程大致又可以分为三个阶段:即滑擦、刻划和切削三过程

    其二,不锈钢管表面微观突起的尖峰,可被具有一定相对运动速度的纤维束“拖拽断”。因纤维束具有良好柔性,所以不锈钢管凸凹不平的表面可被它们“仿形”似的“擦亮”。

    其三,精抛时产生的热,使表面极薄的一层金属发生塑性流动,使得突起部分被运动着的毛毡块“拂平”填充到凹处.

    其四,精抛液与精抛表面的化学作用.有文证明不锈钢表面上的微观突起,在化学精抛液中的溶解速度,比微观凹下处的大的多,这就不难理解.它的结果能获得光滑明亮的表面.

    总之,精抛机理的物理化学因素很多.整个精抛过程不是仅由某一种因素单独起作用,而应该是其综合作用的结果.可以这样认为:开始阶段以“研磨”机理为主,后一阶段则以“抛”为主,化学作用则是贯彻于精抛过程的始终

2.2柔性镜面精抛的特点

    (1)不锈钢管的转速低(主运动)

    (2)精抛具包络角180;

    (3)精抛具做低频率的摆动;

    (4)精抛液可以回收利用;

    由于以上特点,精抛法可加工形状误差很大的不锈钢管.如我们试验时所用的几种不同规格的不锈钢管。都是用两个压制成半画形的不锈钢板,每隔80mm左右点焊而成,这些不锈钢管不但度误差极大,(截面的圆度误差一般都在5mm左右,最大处可达到10mm以上),而且圆周上还有两条窄窄的缝隙,这些因素都使传统的抛光、研磨技术和装置,难于实现对整个不锈钢管镜面抛光.而我们用此法解决了问题。

2.3对精抛运动轨迹的考虑

    在现有试验条件下,主运动不锈钢管的低速旋转与精抛具有低频率往复摆动,它们的运动合成,在不锈钢管表面上留下了不太明显的网状螺旋线轨迹.应该说,用这样简单的运动形式做精抛试验,虽然达到了厂家的要求.但也影响了不锈钢管表面光亮程度的进一步提高。

    若必须使不锈钢管表面粗糙度达到最小极限,可在精抛具做低频率的往复摆动的同时,再附加一个高频率、小振幅的强迫振动这样就可以消灭网状螺旋线痕迹,使不锈钢管表面更加光亮如镜,且生产率也将提高

3影响质量的几个工艺参数

3.1工作温度

    在精抛过程中,温度控制不好。会影响精抛效果.温度过高时,一方面使精抛液过快蒸发而污染工作环境,另一方面使精抛毛毡寿命明显下降,提高了成本,根据试验结果得出,精抛温度控制在6070℃为宜

3.2精抛速度

    柔性研抛法精抛过程中,不锈钢管转速的高低,直接影响着温度和生产率.转速高可以提高生产率,但温度同时也随之上升,减少磨具寿命,影响精抛效果.

    我们试验时,采用的是:壁厚为0.8mm,直径为80mm的不锈钢管.精抛平均压力Pm=0.05MP。,采用线速度V=0.42m/时,其镜面效果最好

3.3压力

    压力也是影响精抛效果的重要因素,它将会直接影响到温度和生产率.压力大可以提高生产率,但是温度也同时上升。试验表明:压力大小与表面的粗糙度是有一定的函数关系的.为了保证一定的生产率和镜而要求,我们采用逐步减压法做试验,即将整个精抛时间按2:2:3,分成三个阶段,而每个阶段对应的压力比为3:2:1,结果试验获得成功,效果很好

4试验结果及数据分析

   我们经多组的试验,获取了多组的数据,现将有代表性的两组试验参数进行对比分析,两钢管的规格、转速和试验平均压力Pm都相同,只是钢管I采用的是逐步减压法精抛;钢管Ⅱ是采用恒定压力Pm,直到研地质量达到要求为止,两钢管的试验结果见附表.从附表易见,钢管I的轮廓算数平均偏差Ra值在0.033~0.011um内波动,钢管Ⅱ的Ra值却在0.041~0.022um内波动.并可见钢管I的表面粗糙度的六项平均值,均小于钢管Ⅱ的对应算术平均值。参照国标GBIO31-68可知,钢管I的表面祖糙度已达到原国标中的甲12级以上,而钢管Ⅱ要比钢管I低一级。显然,钢管I的精抛效果优于钢管Ⅱ,而且钢管I的精抛时间还仅为钢管的70%。这充分证明,在精抛过程中,施加一个变化的压力是有利于提高表面质量和生产率的

5结论

    通过本次试验研究,解决了不锈钢管镜面加工的生产要求,为设计MPSSP专用设备奠了理论基础.提供了各种可行的工艺参数