工艺分析

工艺分析（精选12篇）

工艺分析 篇1

现阶段, 甲醇作为一种基本有机化工原料, 在世界经济中有着非常重要的作用。而随着能源日益紧缺, 甲醇又逐渐发展成为一种重要的能源替代品, 促进了二甲醇等化工产业的发展。但随着甲醇需求量的日益增大, 人们对甲醇产品质量及性能提出了更高的要求。甲醇精馏作为甲醇生产中的重要工序, 对甲醇产品质量高低有着直接影响。本文就结合甲醇, 对甲醇精馏工艺进行详细分析与探究。

一、精馏工艺

从实质上讲, 甲醇精馏是多个简单蒸馏组合。因液体混合物中所包含的物质其沸点不同, 所以当其处于一定温度情况下时, 气相中的低沸点物浓度会高于液相中的低沸点浓度, 反之则液相中的高沸点物浓度较高, 这就会从一定程度上转变了气液两相组成。部分气化形成的蒸汽实施冷凝处理时, 因高沸点物相对易于冷凝, 因此冷凝液中的高沸点物浓度则相对较高, 同理则未冷凝中的低沸点物浓度则相对较高。如此进行不断的冷凝、气化, 便会从混合液中将纯甲醇组完全分离出来。

现阶段, 国内常用的甲醇精馏工艺主要分为三塔精馏工艺以及双塔精馏工艺还有具备高锰酸钾反应的精馏工艺。一般情况下, 具备高猛酸钾反应的精馏工艺首先需对粗甲醇中所包含的还原性物质进行一定处理后再实施精馏, 且工艺相对复杂, 此外该工艺对于应用甲醇质量的要求相对较为严格。由于现阶段双塔精馏以及三塔精馏工艺能满足对精甲醇质量要求, 所以一般情况下不大使用具备高猛酸钾反应的精馏工艺。

1. 双塔精馏工艺

应该说, 双塔精馏工艺是当前最为常用, 也最为普遍的一种工艺流程。该工艺主要是由主精馏塔以及预精馏塔组成。首先将粗甲醇流入预塔中, 其实质是萃取精馏塔, 在其塔顶以及回流槽中加入一定水作萃取剂, 以脱除粗甲醇中所包含的非水溶性杂质。再将通过轻馏分后的预后甲醇放入精馏塔中, 以将甲醇、水以及高沸点杂质完全分离开来。另外为了将粗甲醇中的酮以及高级醇完全、彻底脱离出来, 需在主精馏塔中设置一条侧线, 并通过管线形式将杂质水排出。在该过程中需注意一点, 要确保主塔塔底温度高于104°C, 同时也要保证主塔塔底残液的实际p H值控制在7-9范围内。去除杂质后, 可在主塔上部或者是回流液中获得约为99.9%纯度的精甲醇。

2. 三塔精馏工艺

所谓三塔流程即预精馏塔、常压精馏以及加压精馏塔。一般来讲, 预精馏塔以及双塔流程中的预精馏塔流程、作用相同。脱除轻馏分后的预精馏塔底部密度约在0.84g/cm3-0.87g/cm3左右, 预后甲醇液通过加压塔实施给料加压至0.56MPa-0.6MPa, 再通过加压塔出料换热器以及再沸器冷凝水换热之后, 将其温度升至125°C后再将其送入到加压精馏塔的中下部;而加压塔塔底则利用0.4MPa蒸汽加热至135°C时, 将塔顶蒸出的甲醇蒸汽放入至加压塔冷凝器中逐渐冷却, 将甲醇蒸汽冷凝潜热看成常压精馏塔中热源。通常出加压塔中的冷凝器甲醇液会又一次流入加压塔回流槽, 其中一部分经加压后流入至加压精馏塔中作回流液, 而另一部分则会流至甲醇冷却器成为合格的甲醇产品。

将加压精馏塔底部所流出的甲醇液送入到常压精馏塔中, 则常压精馏塔则会同双塔精馏技术中的主塔流出以及作用一致。区别是常压精馏塔中的底部热源是加压精馏塔中所形成的塔顶蒸汽冷凝潜热。另外, 常压精馏塔中所使用的再沸器同加压精馏塔中所使用的回流冷凝器相同。

二、工艺比较

1. 产品质量

一般来说, 通过双塔精馏工艺所形成的精甲醇产品, 所包含的有机质以及乙醇大都控制在一定范围内, 其缺点是乙醇分离程度相对较差。在双塔流程中, 依据粗甲醇质量, 可以将乙醇含量控制在100mg/kg-600mg/kg。但是随着诸多甲醇衍生品的开发与使用, 对甲醇质量提出了更高要求。

相比之下, 三塔精馏工艺则对双塔精馏工艺形成一种有效补充和完善, 且乙醇质量会明显降低。当前很多企业在所提交的生产质量报告中明确指出, 我国的三塔精馏生产工艺已经完全达到了美国AA级标准。此外乙醇质量分数大约为8.0x10-5左右, 因此也能够完全满足甲醇羟基化所需的技术要求。

2. 能源消耗

以往精馏过程中, 能源消耗较大, 且其热能利用率相对较低。而三塔加压蒸馏则很好的使用了热量, 它主要是靠2个精馏塔来实施。常将第一个主精馏塔作加压蒸馏, 且将其操作压力控制在0.56MPa-0.60MPa范围内。液体沸点逐渐升高, 顶部气相甲醇液化的温度约是121°C, 要超过常压塔塔釜液中的沸点温度, 所以我们常将其冷凝潜热视为常压塔再沸器中的热源。相比较双塔流程, 这种精馏工艺可以节约30%-40%的热能。通常三塔精馏会消耗掉1.1t/d的蒸汽, 而所使用的循环水则为100m3/t;双塔精馏大都消耗掉1.7t/d的蒸汽, 而甲醇循环用水量约是150m3/t。

3. 设备比较

同双塔精馏相比较, 三塔精馏所使用的机器设备增设了加压塔等工序, 致使设备投资相对有所增加。结合以往工程建设经验, 同一规模所使用的三塔精馏装置要比双塔精馏装置增加25%的投资, 但实际运行费用则约节省20%左右。

总结:

文章主要结合甲醇特点, 对甲醇精馏工艺进行了详细分析与探究, 为日后进一步研究甲醇精馏工艺及其流程提供了一定理论支持。

参考文献

[1]吴嘉, 陈露.具有热集成和水集成的甲醇精馏新工艺及其模拟[J].化工学报.2005 (03)

[2]宋佰顺, 奎鸽, 刘喜保.甲醇精馏采用高效塔板和工艺路线的改进[J].小氮肥设计技术.2004 (01)

[3]赵瑞红, 赵焕祺, 张向京.UNIFAC法在甲醇精馏过程模拟计算中的应用[J].化学工程.2000 (01)

[4]陆文斌, 时正兴.新型高效规整填料塔在甲醇精馏生产中的应用[J].现代化工.2005 (12)

[5]官庆玉, 王晓峰.50000吨/年甲醇生产精馏塔的技术改造[J].黑龙江科技信息.2007 (05)

[6]师少杰, 崔文科.30万t/a甲醇精馏装置工艺技术选择与设备配置[J].化肥设计.2009 (02)

工艺分析 篇2

1．轴类零件加工

轴类零件是回转体零件，其长度大于直径，它的主要表面是同轴线的若干个外圆柱面、圆锥面、孔和螺纹等。按其结构形状，可分为光滑轴、台阶轴、空心轴和曲轴等四大类。在机械中，轴类零件主要用来支承传动零件（如齿轮、带轮等）和传递转矩。光滑轴的毛坯一般选用热轧圆钢或冷轧圆钢；台阶轴的毛坯，可选用热轧或冷轧圆钢，也可选用锻件，主要根据产量和各台阶直径之差来确定，产量越大，直径相差越大，采用锻件越有利；当要求轴具有较高力学性能时，应采用锻件。单件小批生产采用自由锻，成批大量生产采用模锻；对某些大型、结构复杂的轴可采用铸件，例如曲轴可以用球墨铸铁作毛坯。

1．机械加工工艺特点(1）定位基准的选择

用两中心孔（顶尖孔）定位，工件装夹方便，符合基准统一和基准重合原则，容易保证较高位置精度，应用很广泛。加工过程中，中心孔始终要保持准确和清洁。每次热处理后，在转入下一加工阶段前应对中心孔进行研磨或修整，以去除中心孔表面的氧化皮或其他损伤。

用外圆表面定位，一般用卡盘装夹。因基准面的加工和工件装夹都比较方便，故此法应用也较多。车削长轴时，常将轴的一端装夹在卡盘中，另一端用后顶尖顶住或用中心架托住，因此工件加工时刚性比用两顶尖定位时好。但是，卡盘定位精度低，工件调头车削时，两端外圆表面会产生同轴度误差，影响位置精度。(2）工艺过程分析

轴类零件一般机械加工工艺过程如下： ① 预备加工校直、车断、车端面和钻中心孔。② 粗车工序

粗车顺序是先加工直径较大外圆表面，后加工小直径外圆表面。端面加工顺序与外圆加工相同。③ 精车工序

按粗车的加工顺序精车外圆和端面，然后进行车槽、倒角、车螺纹等。

④ 其他工序

铣健槽、铣花键、钻孔、磨轴颈外圆等。⑤ 热处理工序

按工艺需要可在粗车或半精车工序后安排热处理工序。

⑥ 磨削工序

当外圆面精度较高．粗糙度值较小，及淬火后工件，可用磨削加工。若轴上有深孔，应在深孔加工前，利用中心孔先粗车或半精车外圆，然后再加工深孔。这样，可保证深孔加工时所用定位基准（外圆面）的质量，并可使深孔与外圆同轴，壁厚均匀。

传动轴加工工艺过程

图6－16为车床溜板箱中一根传动轴。现以此轴为例进行机械加工工艺分析。

(l）传动轴各主要部分的作用及技术要求

① 在φ24±的轴段上装一个双联齿轮，为传递运动和动力，轴上开有键槽。

② 轴上左、右两端φ22±

和φ20± 为轴颈，支承在溜板箱箱体的轴承孔中。

③φ22±

、φ24±

和φ20±

等配合面对轴线 A 的径向圆跳动允差为0.02㎜。

④ 端面 C 和 B 对轴线 A 的端面跳动允差不大于0.03㎜。

⑤ 工件材料为 45﹟钢，两端轴颈淬火硬度为 40 ～ 45 HRC。

（2）基准选择

为保证各主要外圆表面和端面的相互位置精度，选用两端的中心孔作为粗、精加工定位基准。这样，符合基准统一和基准重合原则，也可提高生产率。

（3）生产类型为单件小批生产，选用φ35 圆钢料作毛坯。（4）工艺分析该零件各加工面，均有一定的尺寸精度、位置精度和粗糙度要求。轴上的键槽，可在立式铣床上使用键槽铣刀铣出。其余各加工表面，报据技术要求，可采用粗车→半精车→粗磨→精磨的加工顺序，其加工工艺过程见表6－2。

带轮轴加工工艺过程分析

产品调试工艺及故障分析 篇3

关键词：调试；电子产品；诊断

【中图分类号】 TN707 【文献标识码】 B【文章编号】 1671-1297（2012）09-0201-02

一 调试的目的

调试的目的主要有两个方面，一发现设计的缺陷和安装的错误，并改进与纠正，或提出改进意见；通过调整电路参数，避免因元器件参数或装配工艺不一致，而造成电路性能的 不一致或功能和技术指标达不到设计要求的情况发生，确保产品的各项功能和性能指标均达到设计要求。

二 调试要点

电子产品是由众多的元器件组成的，由于各元器件性能参数具有很大的离散性（允许误差），电路设计的近似性，再加上生产过程中其他随时因素（如存在分布参数等）的影响，使得装配完的产品在性能方面有较大的差异，通常达不到设计规定的功能和性能指标，这就是整机装配完毕后必须进行调试（测试与调整）的原因。

三 調试技术方法

调试技术包括调整和测试（检验）两部分内容。调整：主要是对电路参数的调整。一般是对电路中可调元器件，如可调电阻、可调电容、可调电感等以及机械部分进行调整，使电路达到预定的功能和性能要求；测试：主要是对电路的各项技术指标和功能进行测试和试验，并同设计的性能指标进行比较，以确定电路是否合格。它是电路调整的依据，又是检验结论的判断依据。实际上，电子产品的调整和测试是同时进行的，要经过反复的调整和测试，产品的性能才能达到预期的目标。

调试的过程分为通电前的检查（调试准备）和通电调试两大阶段。对于较复杂的产品，还可进一步分为单元部件（单板）调试和整机调试两大阶段。

通电前的检查（调试准备）。在电路板安装完毕进行测试前，必须在不通电的情况下，对电路板进行认真细致的检查，以便发现和纠正比较明显的安装错误，避免盲目通电可能造成的电路损坏。重点检查的项目有：电源的正、负极是否接反，有、无短路现象，电源线、地线是否接触可靠。（可以万用表进行检查）；元器件的型号（参数）是否有误、引脚之间有、无短路现象。有极性的元器件，如二极管、晶体管、电解电容、集成电路等的极性或方向是否正确；连接导线有无接错、漏接、短线等现象；电路板各焊接点有无漏焊、桥接短路等现象；用万用表的欧姆挡，测量电源的正、负极之间的正、反向电阻值，以判断是否存在严重的短路现象。

通电调试，通电调试包括测试和调整两个方面。测试的目的是了解电路实际工作状态，获得电路各项主要性能指标的数据，提供调整电路的依据。调整的目的是：使电路性能达到设计要求。较复杂的电路调试通常采用先分块调试，然后进行总调试。通电调试一般包括通电观察、静态调试和动态调试。通电观察。将符合要求的电源正确地接入被测电路，观察有无异常现象，如发现电路冒烟、有异常气味以及元器件发烫等现象，应立即切断电源，检查电路。排除故障后，方可重新接通电源进行测试；静态调试。静态调试是指在不加输入信号（或输入信号为零）的情况下，进行电路直流工作状态的测量和调整。模拟电路的静态测试就是测量电路的静态直流工作点；数字电路的静态测试就是输入端设置成符合要求的高（或低）电平，测量电路各点的电位值及逻辑关系等。通过静态测试，可以及时发现一损坏的元器件，判断电路工作情况并及时调整电路参数，使电路工作状态符合设计要求；动态调试。动态调试就是在电路的输入端接入适当频率和幅度的信号，循者信号的流向逐级检测电路个测点的信号波形和有关参数，并通过计算测量的结果来估算电路性能指标，必要时进行适当的调整，使指标达到要求。若发现工作不正常，应先排除故障，然后再进行动态测试和调整。

动态调整必须在静态调试合格的情况下进行；整机调试。整机调试是在单元部件调试的基础上进行的。各单元部件的综合测试合格后，装配成整机或系统。整机调试的过程包括：外观检查、结构调试、通电坚持、电源调试、整机统调、整机技术指标综合测试及例行试验等。

四 整机调试过程中的故障分析

电子产品调试过程中，经常会遇到调试失败的情况，甚至可能出现一些致命故障，如通电后，烧熔断丝、冒烟、打火、漏电等。造成电路无法正常工作。故电子线路故障的分析与处理也是电子产品调试工作中经常会遇到的问题，通过对所遇到的实际问题的分析与处理，可培养我们独立分析问题和解决问题的能力。

调试过程中所遇到的故障有其自身的特点：由于故障机是新装配的整机产品，或没有使用过，或是还不成熟的新产品样机等原因，故障以焊接和装配故障为主；一般都是机内故障，基本上不会出现几外及使用不当造成的人为故障，更不会有元器件老化故障。对于新产品样机，则可能存在特有的设计缺陷或元器件参数不合理的故障。故障的出现有一定的规律性，找出故障出现的规律，便能有效、快捷地检找和排除故障。

一般来说故障的原因主要有以下几种，焊接故障：如漏焊、虚焊、错焊、桥接等；装配故障：机械安装位置不当、错位、卡死等；电气连接错误：如集成块装反、二极管、晶体管的电极装错，其它有极性的元件（如电解电容）极性装反；元器件位置错误；漏装等；元器件失效：如集成电路损坏、晶体管击穿或元器件参数达不到要求；电路设计不当或元器件参数不合理造成的故障，这是样机特有的故障。这类故障查找出原因后，采用临时应急措施使产品的各项性能指标达到要求，并将结果写成样机调试报告，供设计生产部门参考。

五 整机调试过程中的故障处理的步骤

故障处理的步骤是先查找、分析出故障的原因，判断故障发生的部位，然后排除故障，最后对修复的整机的各项功能和性能进行全面检验。

故障处理一般可分为四步：观察，首先对被检查电路表面状况进行直接观察，从而发现问题，找出故障点。直接观察可在不通电和通电两种情况下进行。对于新安装的电路，首先要在不通电的情况下，认真检查电路是否有元件用错、元件引脚接错、元器件损坏、掉线、断线，有没有接触不良等现象。对于不能正常工作的电路，应在不通电的情况下观察被检修电路的表面，可能会发现变压器、电阻烧焦，晶体管断极，电容漏油，元器件脱焊，插件接触不良等。

参考文献

[1] 胡明主编.电子器件导论.北京理工大学出版社，1998年

[2] 杨颂华主编.数字电子技术基础.西安电子科技大学出版，1997年

[3] 刘华东主编.单片机原理与应用.电子工业出版社，2003年

[4] 周树南编著.电路与电子学基础.科学出版社，2000年

[5] 毕满清主编.电子技术课程设计.机械工业出版社，1995年

钢渣处理工艺分析 篇4

随着钢铁产量的增加,作为炼钢的副产品的钢渣也逐渐上升。钢渣如废弃不用,不仅占用耕地,污染环境,还浪费资源。因此,对钢渣进行处理及综合利用,是钢铁工业可持续发展的重要任务之一。

1 钢渣处理工艺流程

1.1 渣箱热泼法工艺流程

渣箱热泼法采用起重机吊起渣罐向敞开式渣箱泼渣,每泼完一罐渣后,适量均匀喷水冷却,然后同样作业泼第二罐、第三罐渣。每个渣箱可容纳50～70炉的转炉渣。渣箱泼满后,集中再喷大量冷却水。渣箱底部有滤水层,可将未蒸发的残留水排出渣箱。待钢渣冷却至100℃以下,用装载机将钢渣铲起,装车运走。一般设同样渣箱若干,一个泼渣、一个冷却、一个清渣、一个备用。该方法工艺原理与浅盘水淬法一样,粒化效果≤300mm。

1.2 滚筒法(BSSF)工艺流程

BSSF滚筒法(以下简称“滚筒法”)是俄罗斯乌拉尔钢铁研究院在实验室规模内研究开发的液态钢渣处理技术。宝钢集团有限公司(以下简称“宝钢”)自1995年购买了该项专利技术后,经过年多对原有实验规模内的技术进行消化、吸收和创新后。于1998年5月在宝钢三期工程建成了世界上第一台滚筒法处理液态钢渣的工业化装置。经过不断改造和完善,目前已有BSSF-A、BSSF-B、BSSF-C、BSSF-D4个型号,成功地应用于宝钢二炼钢、宝钢电炉厂、南昌钢厂和宣化钢厂的钢渣处理。

BSSF-C型滚筒法的核心设备是滚筒装置,由装料溜槽、滚筒(里面有相当数量的钢球)、排汽管、驱动电机等组成。其工作原理与炼铁的煤灰球磨机的工作原理相同。流动性较好的液态热钢渣由行车经装料溜槽进入滚筒里,在水的冷却作用下急冷结块,随着滚筒的转动,滚筒里的钢球不断地击打和碾磨钢渣,使大块钢渣被处理成颗粒状态,经出渣口排至板式输送机至堆场。液态红渣与水进行热交换产生的蒸汽由排汽管收集经烟囱有组织排放。废水由出渣口和链板输送机渗漏进入汇集池,然后经汇集池的溢流口排入沉淀池,处理后循环使用。该套滚筒装置具有流程短、投资少、环保好、处理成本低及处理后渣子的f-CaO低、粒度小而均匀和渣钢分离良好等优点。

宝钢BSSF机组的主体是BSSGF装置,由进料装置、滚筒本体、传动装置、支撑装置、喷淋装置等组成。其核心部件是滚筒,具有耐热、耐冲击的特性。工艺原理是依靠旋转滚筒内的工艺介质-钢球,对热态渣块及块度小于300mm的固体渣块速冷却,成为小于120mm的固态渣粒,经磁选后渣钢分离。

目前,宝钢在设备配置上采用“一炉一装置”形式,即一座转炉配备一套BSSF装置。用户可按生产规模来选定BSSF装置的产品形式及其装机量。还可根据钢渣堆场的大小,堆场的布置和投资成本的控制等,合理选用集中磁选和分散磁选。

1.3 钢渣粒化法工艺流程

钢渣粒化法与滚筒法和水淬法有相似之处。它是由水渣粒化装置演化过来的,原理是液态钢渣倒入渣槽,均匀流入粒化器,被高速旋转的粒化轮破碎,沿切线方向抛出,同时受高压水射流冷却,和水液落入水箱,通过皮带机送至渣场。主要工艺参数如表2所示。

1.4 转碟法工艺流程

转碟法是英国克凡纳(kvaerner)公司研制的一种干渣处理技术。该方法采用炉渣处理罐,罐内有可变速旋转的浅碟,罐上设气罩。起重机将中间渣罐的熔渣,通过内衬耐材的渣道,导入快速旋转的转碟,转碟的离心力迫使熔渣破碎,并抛向处理罐的水冷罐壁,罐壁光滑不沾渣,熔渣凝固、下落至气动冷却床,冷却床由空气振动,渣粒径向运动,确保渣粒不结团,并进一步冷却。冷却后的渣粒斜向进入下料槽。下料槽将部分渣粒再次提升重新导入处理罐和转碟。这种设计可以使熔渣迅速凝固,又可打磨处理罐壁,使其不粘渣。下料槽中的渣粒,经过风冷后,通过料口卸在输送机上运出。

该项技术首先在高炉上试验,熔渣流速6t/min,温度1550℃,转碟转速可达1500r/min。经过一段时间运转后,积累了有关处理罐,冷却床尺寸,渣粒抛物线运动,冷却状况等资料,建立了转碟转速、熔渣流速及渣粒冷却速度等计算模式。取得经验后,逐步将该技术用于转炉、电炉钢渣、不锈钢渣及几种有色金属熔渣,均获成功。对任何熔渣,其流动性,凝固速度是决定处理罐、转碟基本尺寸及冷却风量的关键因素。转碟法粒化效果可达5mm颗粒。目前克凡纳公司正在试制能够在现场安装到位的简便形式,无需中间渣罐,处理能力为2t/min的炉渣干法处理罐。该装置上仍有应急喷水系统。炉渣干法处理也可喷水,但应以无积水、无蒸汽外溢,出干渣为先决条件。从处理罐上方排出的气流温度可达400-600℃,所以在处理罐的气罩上设有余热回收系统。考虑到炉渣处理过程中气流热量的波动性,还安装有中间蓄能器以平衡热量。

2 常见钢渣处理工艺比较

常见钢渣处理工艺比较见表3。

3 结束语

综上所述,钢铁企业可根据炼钢设备、炼钢工艺、排渣特点、钢渣物理化学性能、钢渣利用方向,选择适合的钢渣处理工艺。

参考文献

[1]雷加鹏.国内钢渣处理技术的特点[J].钢铁研究.2010(10):46-48

[2]舒型武.钢渣特性及其综合利用技术[J].有色冶金设计与研究.2007.28(5):31-34.

数控车削零件图工艺分析 篇5

在设计零件的加工工艺规程时，首先要对加工对象进行深入分析。对于数控车削加工应考虑以下几方面：

1．构成零件轮廓的几何条件

在车削加工中手工编程时，要计算每个节点坐标；在自动编程时，要对构成零件轮廓所有几何元素进行定义。因此在分析零件图时应注意：

（1）零件图上是否漏掉某尺寸，使其几何条件不充分，影响到零件轮廓的构成；

（2）零件图上的图线位置是否模糊或尺寸标注不清，使编程无法下手；

（3）零件图上给定的几何条件是否不合理，造成数学处理困难。

（4）零件图上尺寸标注方法应适应数控车床加工的特点，应以同一基准标注尺寸或直接给出坐标尺寸。

2．尺寸精度要求

分析零件图样尺寸精度的要求，以判断能否利用车削工艺达到，并确定控制尺寸精度的工艺方法。

在该项分析过程中，还可以同时进行一些尺寸的换算，如增量尺寸与绝对尺寸及尺寸链计算等。在利用数控车床车削零件时，常常对零件要求的尺寸取最大和最小极限尺寸的平均值作为编程的尺寸依据。

3．形状和位置精度的要求

零件图样上给定的形状和位置公差是保证零件精度的重要依据。加工时，要按照其要求确定零件的定位基准和测量基准，还可以根据数控车床的特殊需要进行一些技术性处理，以便有效的控制零件的形状和位置精度。

4．表面粗糙度要求

表面粗糙度是保证零件表面微观精度的重要要求，也是合理选择数控车床、刀具及确定切削用量的依据。

5．材料与热处理要求

关于提高深井钻井技术工艺分析 篇6

关键词：深井 钻井技术 工艺 措施

中图分类号：TE245文献标识码：A文章编号：1674-098X（2014）04（a）-0023-01

1 深井钻井所存在的问题分析

在进行深井钻井过程中，由于深度较大，所以需要穿过多种不同的地层结构，而且所跨越的地质时代不仅多而且存在较大的变化，而且地层压力体系和复杂程度也存在较大的差异，特别是在深部地层下，其存在高湿、高压和高应力的影响，所以其复杂程度难以相像是，处理起来难度较大。而且当前我国的钻井技术水平还不是十分完善，还存在着较多的问题。如钻井的主要装备性能上较差，对于上部大尺寸井眼和深部井段在钻井速度上难以提高，而且钻井过程中存在技术套管磨损和破裂的问题，定向井和水平井在技术上还不完善，深井钻井液体系中存在着较多的问题，同时还存都存在着钻井液检测系统陈旧和不配套的问题等。

2 提升深井钻井技术工艺的几点措施

2.1 提高深井大直径井段的钻井速度

深井大尺寸井眼要想提高钻井的速度，则需要使其装机功率进一步提升，而且在钻进过程中所需要的能量和排量问题也要进行解决，在钻杆和钻铤上要采用大尺寸，而且大尺寸的钻头结构和系统也要不断完善，特别是钻头的移轴距和适应高转的性能要适当增加，使深进钻进过程中井下动力钻具和复合钻进技术实现有力的结合，从而有效的提高钻井的速度。

2.2 提高深部井段钻井速度

由于深井在深部进行钻进时，钻进速度会受到较多因素的影响，特别是深部井段的泥页岩和泥质砂岩，由于其处于地层的深部，所以其其在地层履盖压力下密度和硬度都得到增加，尽管在常压下其岩石具有较好的脆性，但由于其在履盖地层压力下致密性增强，所以深部的泥页岩和泥质砂岩具有塑脆性和硬塑性，这样就增加了牙轮钻头牙齿破碎的难度。同时在深部井段内，由于井深和钻井液密度的增加，会使钻井液桩具有较强的压持作用，从而使井底破碎的岩屑在压持作用下不易离开井底，这样牙轮钻头破碎出来的岩屑则会在井底形成垫层，达不到破碎的效率。所以在深井较深井段的钻井过程中，其机械钻速在众多因素的影响下很难提升，处于较低的速度，达不到应用的破碎效果。所以如何在深井较深井段提升机械钻速，使其具有高抗压强度和高研磨性缩短钻井周期这是当前钻井技术人员面对的难点问题。近年来，随着钻井技术的发展及实践经验，在这种深井进段高抗压强度和高研磨性的地层中，利用特殊设计的人造金刚石孕镶钻头和高速涡轮动和钻具组合在一起，提升钻井的参数，从而来提升深井地段的钻井速度，这种提升钻井速度的技术在实际应用中取得了非常好的效果，远远超出了牙轮钻头钻井的速度。

2.3 提高深井下部小直径井眼机械钻速

在215.9 mm井眼中，下完139.7 mm套管或177 mm套管后使用117.48 mm或149.23 mm鉆头钻进。在这种井段中钻进，小直径牙轮钻头的轴承寿命较短，若用小直径金刚石钻头，在有些地层的机械钻速也很慢，这都是深井小井眼钻井的难题。如果能提高小井眼井段的机械钻速，对深井钻井具有重要意义。由于许多小井眼钻井的配套技术（如钻头、动力钻具等）未完全过关，因此不仅钻速慢，而且成本也很高。再加上深部小井眼钻进，转速、扭矩、排量、钻压等都受到很大的限制。所以，解决适应深部小直径井眼使用的小尺寸钻头和动力工具等，是提高小直径井眼机械钻速的关键，如单牙轮钻头目前使用的还不错；小直径螺杆使用的也不错，但就是质量不稳定。

2.4 深井防斜打直技术

防斜打直技术，特别是山前高陡构造的防斜技术。深井因为井段长，如果方位不变，即使井斜不大，到底位移也会超标。井打斜了，给钻井工作本身也增加了不少困难，甚至造成严重事故。在斜井内，钻柱易靠在井壁的一侧，旋转时发生严重摩擦，在井斜突变井段钻柱发生弯曲易使钻柱磨损和折断，也可能造成井壁坍塌及键槽卡钻事故。对于采油工作来说，井斜过大会直接影响井下的分层开采，注水工作的正常进行，对抽油井也常引起油管和抽油杆的磨损和折断，甚至造成严重的井下事故。在长期的钻井工作中，通过对井斜事故的分析表明，在钻井过程中地质条件、钻具结构、钻进技术、操作技术和设备安装及质量等都会导致井斜的发生，所以需要我们采取及时、有效的预防措施。目前对防止井斜的技术措施主要有满眼钻具、钟摆钻具、复合钻进、吊打等，但这些技术并不十分成熟，都有其各自的局限性，所以其使用效果并不是十分明显。总的说来，控制井斜的方法通常采用有力的防斜钻具，以减小钻头上的增斜力，或增大减斜力，使井斜不超过一定允许范围又同时允许加大钻压以提高钻速。另外对于井斜的控制，还需要对井下地层的变化化规律进行有效的掌握，这样可以在特定条件下通过采取科学合理的钻进技术和措施来加强对井斜的控制，并确保取得良好的效果，所以应加强对先进技术的研究力度，并加强其在钻井过程中进行应用。

2.5 减小技术套管的磨损技术

技术套管在钻进过程中所起的作用十分明显，不仅要承受井喷时的内压力，而且在禁得住钻蛤的碰撞和磨损，所以其不仅要具有较高的抗压强度，同时还要具有抗冲击和磨损的能力。

套管磨损的主要形式为偏磨，偏磨后的套管横截面呈月牙型。一方面套管圆周上呈月牙型部位壁厚最薄，导致抗挤强度大大降低。在高地层压力作用下，如果设计的套管安全系数没有足够大，容易导致套管挤毁，造成钻井报废或局部井段报废。另一方面，偏磨套管在抗挤强度降低的同时其抗内压强度也随着降低。在井控及中途测试时，如果没有充分考虑到套管磨损的影响，可能造成严重后果。

3 结语

深井钻井速度和效率受到的影响的因素众多，通过上文的分析我们已有大致的了解，对于钻井效率的影响因素，大致可归纳如下几个方面：首先由于地质因素的影响，井身结构设计存在不合理的情况；其次部分井队由于设备及技术方面的问题使其对井深的变化无法适应；再次，在深井深部钻进过程中，由于缺乏机械能量或是地质岩石过硬而对钻井效率带来一定的影响；为了控制井斜的发生，利用小钻压吊打时也会导致钻井的效率受到影响；最后，井眼净化及钻井液性能等因素都会对钻井的效率带来一定的影响，所以在深井钻井过程中，需要我们针对以上诸多的影响因素进行注意，努力的提升钻井技术，提升钻井的效率，确保利用较短的钻井周期，打出高质量的油井。

参考文献

[1] 张东海，席继强，贾建明.国外钻井技术发展现状[J].断块油气田，2012（5）.

轮毂加工工艺分析 篇7

轮毂是盘套类零件的典型代表之一, 因此对于轮毂的加工工艺可以参考盘套类零件的加工工艺路线。轮毂零件的内表面一般都是阶梯孔, 外表面也是阶梯型的。此外, 轮毂零件的某些特征又与轴套类零件相同。轮毂的两个端面一般都是要进行加工的表面, 并且尺寸和形位公差都比较高, 加工表面质量也要求高。此外, 轮毂内表面一般都包含有内花键, 对于内花键的加工也有一定的难度。

1 小型轿车轮毂加工

1.1 轮毂结构组成

小型轿车轮毂由内外圆表面、端面、台阶面、退刀槽、内外倒角等组成。图1所示是小型轿车轮毂简图。毛坯材料为铸钢, 该轮毂属于中批量生产类型, 加工机床采用通用机床。

1.2 加工工艺确定

1) 毛坯的制造。该零件采用的毛坯是HT250。HT250具有良好的铸造、减振和耐磨性能, 并且切削性能非常好。轮毂的结构和外形都比较复杂, 由于安装在汽车轴上所承受的冲击不大, 因此考虑采用铸造轮毂, 在进行热处理之后进行机加工。该零件年产量为6 000件, 属于大批量生产。由零件图1可知所铸造轮毂的尺寸较小, 因此可以采用砂型铸造方式。在铸造完毕之后去应力处理, 然后进行机加工。

该轮毂零件全长为236 mm, 外形相对比较复杂。零件的内孔为多种直径的阶梯孔 (长径比较小) 。为了简化铸造工艺, 通过牺牲材料的方式进行实现。因此, 在铸造和热处理之后, 零件的内外表面需要去除的材料余量较大, 需要多次走刀才能完成。

2) 定位基准。由图1可知, 该轮毂零件属于典型的阶梯孔轴类零件, 根据其特性以及现有的加工机床、经验和要求, 选取毛坯的外圆和直径为180 mm的外圆端面分别作为加工的径向粗基准和轴向粗基准。

粗基准选择是为了进行粗加工, 在完成粗加工之后需要选定精基准进行半精和精加工。由图1可知, 该轮毂的设计基准为轮毂的端面, 轮毂轴线是以内孔为基准。根据选定基准的两原则 (基准重合和基准统一) , 选取内孔作为精基准, 同时将零件的两个端面也设定为基准。

3) 加工方法。由图可知, 该轮毂的加工表面主要是端面、外圆面和孔。综合分析各个加工表面的技术要求, 加工的经济性、加工精度、现有加工手段、HT250的特性, 确定加工方法如下:

(1) 加工Ф135 mm、Ф176 mm、Ф23 mm、Ф20 mm和Ф12.2 mm孔:因各孔的内表面粗糙度为Ra6.3, 同时考虑到生产效率的问题, 选择“粗镗→半精镗”的加工方法;

(2) 加工Ф336 mm外圆表面、Ф180外圆表面、Ф214外圆表面和准155 mm外圆表面:表面粗糙度为Ra6.3, 同时考虑到生产效率, 选择采用“粗车→半精车”的加工方法。

4) 工艺路线的制定。综合考虑各表面的加工方法、加工顺序及生产批量和经济性, 其汽车轮毂机械加工工艺过程如下:备坯→去应力处理→孔粗加工→孔半精加工→基准面加工→外圆等粗加工→外圆等半精加工→基准面加工→安装孔加工→去毛刺→零件最终热处理→清洗→终检。

轮毂的加工工艺为: (1) 准备原料。 (2) 铸造轮毂的毛坯。 (3) 对铸造的轮毂进行时效处理。 (4) 粗镗孔Ф135;粗镗轴承孔Ф176;粗镗轴承孔Ф23;粗镗轴承孔Ф20;半精镗轴承孔Ф135;半精镗轴承孔Ф176;精镗。 (5) 粗镗孔Ф216;粗镗孔Ф217;半精镗孔Ф219.5。 (6) 粗车上端面;粗车上端面四分之一圆弧;粗车外圆。半精车上端面;半精车上端面四分之一圆弧;半精车外圆。 (7) 粗车下端面;半精车下端面;倒角。 (8) 粗铣上端面不规则孔;精铣上端面不规则孔。 (9) 钻Ф50孔;铰Ф50孔, 倒角。 (10) 钻Ф6孔, 攻螺纹。 (11) 去毛刺, 所有的锐边倒钝。 (12) 清洗零件 (退火处理) 。 (13) 表面淬火, 保证硬度为120~163HBS。

2 轮毂零件加工工艺分析

由于轮毂具有盘套类零件和轴套类零件的特点, 因此对于轮毂零件的加工工艺分析, 可以分为两部分:盘套部分加工工艺和轴套部分加工工艺。

2.1 加工余量的选择

加工余量是指加工过程中在工件表面所切去的金属层厚度。加工余量一般指的是公称余量, 公称余量即公称尺寸之差, 又称为毛坯余量, 是指毛坯尺寸与零件图设计尺寸之差。影响加工余量的因素包括加工前 (或毛坯) 的表面质量 (表面缺陷层深度和表面粗糙度) , 前工序的尺寸公差, 前工序的形状与位置公差 (如直线度、同轴度、垂直度公差等) , 本工序加工时的安装误差。

轮毂零件的加工余量必须保证图纸上所标注的全部精度都能达到要求。同时为了减少加工工时, 降低加工成本, 应将加工余量设计为最小。在进行加工余量的设定时, 还需要考虑加工过程中零件、机床和夹具的刚度和变形。

2.2 孔的加工

轮毂零件的内表面包含多个尺寸的孔, 各个孔的加工精度也有差异。根据精度的要求, 采取车削、镗削和扩孔的方式进行加工。对于精度要求较低的可以通过铰孔的方式实现, 孔的尺寸比较大的情况下, 可以选用磨削或者滚压的方式完成孔的加工。中大批量生产的时候, 在没有台阶阻挡的情况下, 可以选用拉削的方式加工孔。

通常孔与外圆的同轴度都要求较高, 其端面与轴线的垂直度要求也有一定的要求, 因此加工时应尽量选取较好的加工工艺实现低成本加工。对于轮毂类盘套零件轴线上的孔, 通常选用的是车床车削和磨床磨削的加工方式;在大批大量生产中, 盘、套轴线位置上的通直配合孔, 多选用拉床加工。小型支架上的轴承支承孔, 一般选用车床利用花盘—弯板装夹加工, 或选用卧铣加工。箱体和大、中型支架上的轴承支承孔, 多选用铣镗床加工。各种零件上的销钉孔、穿螺钉孔和润滑油孔, 一般在钻床上加工。各种难加工材质零件上的孔, 可选用相应的特种加工机床加工。

2.3 基准的确定

任何轮毂零件加工时都要选加工基准。加工基准通常跟设计和检验基准保持一致。在进行定位基准选择时, 应该首先考虑零件的加工精度, 特别是加工表面之间的相互位置精度, 从而保证零件定位的准确性, 减少由于定位引起的误差。轮毂类零件应该考虑基准重合和基准统一原则。基准重合就是将零件的设计基准、加工基准、检验基准相互重合。基准统一是指对于加工零件的多个表面都应该使用定位基准作为基准进行加工。

3 结语

本文对轮毂零件的加工工艺进行了分析, 给出了轮毂零件的加工工艺。轮毂类零件具有盘套类零件和轴套类零件的属性, 因此可参考这两类零件的加工工艺进行工艺制定。

摘要：轮毂是车辆车轮的重要组成部分之一, 用于将制动鼓和驱动半轴进行连接。轮毂按照结构进行划分包括辐板式车轮轮毂和辐条式车轮轮毂两种, 文中主要对轮毂的加工工艺进行了分析。

关键词：轮毂,加工,工艺

参考文献

[1]张莉.轮毂加工工艺分析[J].企业导报, 2012 (21) :263-264.

[2]张瑞江, 黄庆林, 张伟.锻造铝合金轮毂加工工艺性分析[J].黑龙江科学, 2013 (5) :93.

工艺分析 篇8

关键词：管道安装,技术,工艺

大型工业厂房内工艺管道安装工艺依据不同设备对气体与水质洁净度的要求不同, 因此需要安装多种类型的管线。在管道安装施工过程中, 首先要依据厂房实际情况全面协调管道的整体布局, 使安装后的管道系统既顺畅又合理;其次介质压力不同, 采用的管道连接方式也不同。

1 大型工业厂房内管道安装常见的问题分析

1.1 管道接口严密性问题

管道接口严密性产生问题的原因可能有两种可能:一是管道运行时, 外部环境的变化使管口破裂或者松动;二是施工安装时操作不规范, 使管道运行时已经漏水或者存在隐患, 使用过程中漏水逐渐严重。

焊工技术水平的高低对焊接质量起着决定性作用。焊工的操作能力不够, 就很容易出现气孔、未熔合、夹渣等焊接缺陷, 有时甚至会改变焊接接头的性能。因此, 大型工业厂房内一些重要的焊接结构, 比如压力容器与压力管道等的焊接, 必须获得焊工合格证的经验丰富的焊工施焊。

1.2 焊接电流控制问题

管道安装施工时, 常有焊工认为增大电流焊接, 能够节省时间, 提高工作效率。而实际上简单升高电流往往会造成焊接质量问题。电流大小对母材熔深、焊条熔化速度、焊接接头性能焊缝内在质量等有很大的影响。焊接大管径的管道, 如若采用的是双面焊接方式, 先焊接完内部再焊接外部时, 焊接电流太大会使焊条药皮过热, 产生夹渣、气孔等缺陷。焊接电流如果太小, 则容易出现母材金属不能充分加热而造成未焊透或夹渣的缺陷。

1.3 焊后对焊缝外观检查的问题

有人认为焊后焊缝外的形状尺寸越宽、越高焊接质量就越好的观点是片面的。焊缝尺寸过宽、过高、高低差过大等都是焊接缺陷。这些缺陷存在的问题是, 它们导致局部应力集中, 降低了焊件疲劳强度;焊缝线能量大使得接头过分受热后机械性能降低, 而且还浪费人力物力。

2 管道安装施工工艺流程

2.1 施工原则

土建预埋、预留要依据现场条件, 基本的施工原则为:先预制后安装、先地下后地上、先总管后支管、先装设备后装管道、同一列管道顺序施工为先高处后低处、先系统试验后冲洗、先立管后水平管、焊口补油与验收放心最后。

2.2 工艺流程

以时间为顺序, 大型工业厂房内管道安装工艺流程为:支、吊架的制作与安装;管道刷油、除锈;管道运输与排管、管道组对、焊接与吊装;管道的固定口焊接;管道的试压与冲洗;焊口处补油与刷色环;资料整理与交工。

3 具体施工细节

3.1 管道安装与处理

安装管道支、吊架的同时对管道除锈、防腐和刷油。管道除锈要以表面出现金属光泽为准, 刷油与防腐则要按照设计要求严格进行。刷油时注意在管道两端头的焊接接头处要留约20厘米的长度不刷油;管道安装完毕后, 如果试压合格, 再在焊口处补油。

3.2 管道连接工艺

工艺管道材质大都为碳素钢, 连接方式多为手工电弧焊。如果管道采用的是丝扣连接, 丝口连接为了能达到质量要求, 一般采用机械切割, 套丝工具选择套丝机, 以达到管道安装施工工艺的要求。

在组对、焊接前, 需要对管道进行坡口加工, 如果采用热加工方法, 则要处理坡口表面的熔渣、氧化皮等对接头质量有影响的表面层, 并将其打磨平整。处理后的管子切口质量应满足以下要求:保证切口端平整无裂纹、毛刺、重皮、熔渣、氧化物等;切口端的倾斜偏差不得超过2毫米, 且是管子外径的1%;管口开V型坡后, 对管道进行组对焊接。焊接完成以后, 外观质量要求就符合GB50236-1998《现场设备工业管道焊接工程施工及验收规范》等相关要求。

3.3 管道系统试压和冲洗

3.3.1 管道系统试压

管道系统压力试验应按设计文件要求在管道安装完毕热处理和无损检测合格后进行, 管道系统试压前应由建设/监理单位施工单位和有关部门对下列资料和管道设备进行审查确认, 管道系统的压力试验应以液体进行液压试验, 确有困难时可用气压试验代替, 液体压力试验应用洁净水进行, 当生产工艺有要求时可用其他液体, 奥氏体不锈钢管道用水试验时水中的氯离子含量不得超过25mg/L, 用清洁的水作介质分系统进行管道水压试验。试验前, 为除去管道系统中的杂物, 需对管道进行冲洗。试验环境温度不应低于5℃, 否则就要采取相应的防冻措施;试验压力是管道系统正常工作压力的1.5倍, 进行严密性试验的压力是工作压力的一倍。

试压过程中保持压力缓慢上升, 达到试验压力的一半时未出现泄漏或异状, 接着以试验压力的10%逐级升压, 每级维护3分钟, 直到试验压力;试验压力稳压10分钟, 降压至设计压力并稳定30分钟后, 如果压力不降且无渗漏, 管道不变形则为合格。

3.3.2 管道系统冲洗

试压合格后进行管道系统冲洗工作。管道系统吹扫前应编制吹扫方案经审查批准后向参与吹扫的人员进行技术交底, 冲洗时要保护好系统内的仪表, 不需要进行冲洗的设备要注意和冲洗系统相隔离。冲洗奥氏体不锈钢管道系统时水中氯离子含量不得超过25mg/L, 吹扫压力不得超过容器和管道系统的设计压力, 水冲洗时流速应大于1.5m/s或者管子的最大注量为标准。水冲洗过程应当连续进行, 当目测排出口与入水口的水透明度和水色大体一致时, 可认为冲洗工工作完成。

管道系统空气吹扫时宜利用生产装置的大型压缩机和大型贮气罐进行间断性吹扫, 吹扫时应以最大流量进行空气流速不得小于20m/s, 管道系统在空气或蒸汽吹扫过程中应在排出口用白布或涂白色油漆的靶板检查, 在5min内靶板上无铁锈及其他杂物为合格, 有特殊清洗要求的管道系统应按专业技术规程进行处理。

4 总结

本文论述了大型工业厂房内工业管道安装工艺的施工工艺。随着生产力水平的提高, 工程管道施工工艺与技术会突飞猛进的发展。新技术与新材料的使用会会使我国的大型工业厂房工艺管道安装的施工工艺不断得到提高。

参考文献

[1]杨志生.建设工程技术与计量:安装工程部分[M].北京:中国计划出版社, 2003.

[2]顾顺符, 潘秉勤.管道工程安装手册[M].北京:中国建筑工业出版社, 1987.

冶金轧辊堆焊工艺分析 篇9

钢铁生产过程中,轧辊作为轧钢重要部件,需求量很大,其质量好坏直接关系着钢材生产效率与质量优劣。冶金轧辊质量要求与价格高、消耗量较大,运用堆焊技术修复轧辊,不仅能提高新辊应用寿命,还能修复旧辊,提高轧辊应用率,减少冶金轧辊成本。

1 冶金轧辊堆焊设备与材料

1.1 轧辊堆焊设备

轧辊堆焊技术是指在轧辊表面堆敷层一定性能材料,运用焊接方法进行堆焊的工艺过程,在确保芯部韧度基础上,可以提高轧辊耐热、耐磨与耐腐蚀等方面性能。堆焊技术作为焊接方法中的一个分支,其物理本质、热过程与冶金过程等基本相同,和普通焊接工艺无明显差异。国内目前堆焊设备主要专用与改装两类形式。其中,专用堆焊设备包含焊接、轧辊夹持、辅助与控制等系统。焊接系统中含有焊接电源、机头、焊枪与焊接控制箱等;轧辊夹持系统含有轧辊转动、机头移动机构、升降系统、距离调整机构与支撑机构等;辅助系统含有除尘系统、保温装置与轧辊加热等;控制系统为主轴驱动调速、升降驱动、主控制台与焊剂送给等。改装堆焊设备则是由回转系统、轧辊装夹与焊机系统等构成,焊机运用埋弧型的自动焊机,把一般埋弧机头改为堆焊的机头,其电源所采取的是直流弧焊形式的,回转系统与轧辊装夹由堆焊厂家进行自行设计制造。在堆焊设备上,存在专用设备少、改装设备多、智能设备少、机械设备多等问题,设备自动智能水平还有待提高。

1.2 堆焊材料

堆焊的目的不仅在于修复轧辊尺寸,还要增强堆焊层耐磨耐热性能。影响堆焊冶金性能因素主要是焊丝,依据轧辊使用要求不同,焊丝选择是不同的,其合金类型可归纳为热作模具钢、低合金钢、合金铸铁、硬化钢与奥氏体的硬化钢、高碳合金钢、马氏体钢与时效钢。其中,低合金钢的价格相对便宜,轧辊堆焊的金属以屈氏体与索氏体为主,其抗裂性与韧性较好,容易加工,耐磨性也好,但轧辊的应用寿命并不能得到提高;马氏体钢具有耐磨耐热与焊接性好的优点,但成本相对高一些;热作模具钢材料具有耐磨高温与冲击韧性好等优点,应用寿命与原轧辊相比,其寿命提高了1～5倍;奥氏体的硬化钢材料焊后的硬度相对低一些,应用过程因冷加工硬化,硬度大幅度提高,合金系较多应用在深孔槽的轧辊堆焊当中;合金铸铁材料具有高硬度、热稳定、抗氧化与耐磨性等优点,含碳量高,不能拔丝,仅能铸成管子当作电极实施电渣堆焊,与同种成分铸造辊相比,耐磨性提高1.5倍以上,与复合铸铁轧辊的成本比较,要低出1倍以上;马氏体的时效钢材料是FeCoNiMo系,硬度较低,容易加工,通过时效处理之后,硬度有大幅度提高。

在堆焊过程当中,焊剂具有将熔融金属熔池以及空气进行隔开作用,熔融焊剂与液态金属能够在电弧热作用之下,具有化学调节作用,在堆焊当中具有关键作用,根据制造方法不同,能够分成非熔炼与熔炼焊剂,其中非熔炼焊剂又能分为烧结与粘结焊剂,焊剂选择需要根据焊丝与堆焊层材料进行确定,低碳钢焊接时,可选择高锰高硅焊剂,焊丝含Mn时,应选择低Mn或者无Mn的焊剂。低温钢焊接时,应选择高碱度焊剂,便于获得低温韧性,并采取特有烧结焊剂,焊缝当中过渡B,Ti元素,韧性会更好。高合金钢焊接时,可选择高碱度焊剂,减少合金元素烧损。在轧辊失效当中,磨损是主要原因之一,同时,轧辊材料磨损也给轧钢厂造成很大损失,解决堆焊材料磨损问题是非常重要的。国内在堆焊材料上已获得很大进展,不过与国外堆焊材料相比,堆焊材料品种相对较少,很多焊接材料需要进口。

2 轧辊工作条件与堆焊工艺

2.1 轧辊工作条件

轧制生产时,轧辊和待轧金属会直接接触,让金属出现塑性变形,因此在轧钢过程中,轧辊是主要消耗部件,其轧辊质量优劣与使用寿命直接关系着轧机生产率与钢材质量,并对钢材成本产生影响。轧辊表面与轧材直接接触,工作环境较为恶劣,须承受工作压力、磨损、冲击与热作用,使用一段时间之后,轧面会出现损坏,其失效主要是因磨损引发的,磨损是个复杂动态过程,磨料磨损具有高应力、低应力、冲击、冲蚀及腐蚀等特征。由于磨料磨损约占整个磨损一半以上,对磨料磨损进行预防,可有效减少整个机件的损耗,从而获得良好经济效益。

2.2 堆焊工艺

冶金轧辊堆焊成功的关键因素是实施准确严格的堆焊工艺,轧辊堆焊过程包含焊前准备、辊芯加工、预热、过渡层堆焊、工作层堆焊与焊后处理等。

(1)轧辊堆焊前,需对轧辊实施恰当切削,清除轧槽表面龟裂、裂纹、油污、铁锈。车削当中,发现深孔砂眼,应使用砂轮或者电钻把砂眼扩大,使用焊条电弧焊进行补焊,其目的是消除轧辊表面各种缺陷。对于新轧辊可依据图样尺寸,先把轧辊直径车削减小不少于8mm;确保堆焊之后,轧辊工作表面位于堆焊层第3层之上,堆焊能让轧辊直径处于定值,改变原来轧辊工作由最大直径车削为最小直径状况。

(2)保证预热与层间温度。堆焊层合金元素与含碳量较高,其轧辊残余的应力较大,为降低堆焊金属冷却速度与应力,在堆焊过程中,实施预热与保温是防止裂纹最有效方法。其预热温度应依据堆焊金属中的合金元素与碳含量进行确定,避免表面硬度出现不均匀性;温度要在材料Ms点之上,保温时间要根据辊面温度和心部的温度平衡作为基础,依据轧辊成分与尺寸进行确定;升温速度也应严格控制,防止心部与表面温差太大,整个堆焊过程,应该始终确保层间温度高于预热温度30～50℃,因故停焊的时候,需要继续加热让其缓慢变冷。

(3)合理确定堆焊的过渡层与规范,在气体保护焊、埋弧焊与等离子堆焊当中,有时为了工艺与成分需要,通常在堆焊表面前,先堆焊过渡层,材料含碳量应比表面层低一些,电流小一些,让辊芯的熔深最小。要确保轧辊堆焊技术规范,需要对堆焊参数进行合理确定,堆焊的焊缝良好,电弧的燃烧稳定,生产效率高,消耗少。采取低电压、小电流与薄层多册的堆焊方式进行焊接时,电弧的电压不可太高或者太低,电弧电压过低,会造成引弧问题,容易出现熄弧,金属与轧辊基体的金属无法有效焊合,致使堆焊层的剥落。因此,电弧电压要控制在恰当范围之中。冶金轧辊的焊后处理应保证焊后均匀缓慢冷却,避免因堆焊层的金属加工与加热不均造成内应力最小,轧辊缓冷方法有装入保温炉或缓冷坑,轧辊堆焊后,要立即缓冷,一直冷却到100℃上下出炉,再实施机械加工。

3 轧辊堆焊常见缺陷预防

3.1 横向裂纹预防

横向裂纹常出现于高硬度的合金钢金属堆焊当中,金属的淬硬倾向较大,容易出现冷裂纹,其预防措施为:增强层间温度与预热温度,堆焊之后,加强冷却速度控制,让轧辊温差应力减小。这种焊道裂纹归属热裂纹,是因堆焊工艺不恰当造成的。堆焊金属当中含有低熔点的共晶物也会出现此裂纹,裂纹严重,会出现轧辊断裂。预防措施为:选择与辊芯材料相匹配的堆焊材料;选择适当的堆焊规范;彻底消除辊芯原始裂纹。

3.2 掉块预防

掉块现象常开始于轧辊表面之下的6～12 mm位置,该位置受到剪切应力较大,如果应力高于材料剪切的强度就会出现裂纹,并向四周传播,造成表面出现成块的脱落,其主要原因是堆焊层的上下软硬性相关较大,其塑性的变形程度也不一致,辊芯含锈蚀污物,让堆焊熔合不好出现缺陷。其预防措施为:选择与辊芯材料相匹配的堆焊材料;选择适当的堆焊规范;彻底消除辊芯裂纹与锈蚀污物。

3.3 搓板预防

搓板现象是因堆焊对相邻的焊道具有回火作用,造成堆焊层硬度不均,致使表面磨损。其预防措施为:尽可能采用较高的层间与预热温度,通常温度比堆焊材料熔点要高;不得出现气孔与夹渣等缺陷。

4 结束语

轧辊作为轧钢生产重要部件,对轧钢生产效率与轧制产品质量具有重大影响。随着科技进步,轧辊堆焊技术获得很大发展,但竞争性也日益激烈,轧辊堆焊应从堆焊材料、设备与堆焊工艺等方面加强技术改进,实现焊接设备的自动化、智能化、专用化,增强生产效率,提高轧辊堆焊技术能力,降低轧钢生产成本。随着复合材质轧辊的兴起,对于冶金轧辊的堆焊复合技术要求更高,加强高效、优质、清洁与低耗等堆焊技术研发,已成为冶金轧辊堆焊必然发展方向。

摘要：从冶金轧辊堆焊设备、工作条件、材料与工艺等方面,分析了轧辊堆焊技术。并对轧辊堆焊常见缺陷提出了预防措施。

关键词：轧辊堆焊,技术,堆焊材料

参考文献

[1]柴井龙,刘广民.Φ650/Φ550mm型钢轧机轧辊堆焊技术及应用[J].黑龙江冶金,2009,29(1):26-28,32.

[2]张潆月,包晔峰,蒋永锋,等.轧辊堆焊的现状和发展趋势[J].电焊机,2010,40(10):17-20.

土工格栅施工工艺分析 篇10

关键词：土工格栅,施工,工艺

1 土工格栅的施工

1.1 测量放样

按批复的导线点、水准点恢复线路中线, 钉出中、边桩, 并将边桩外引至用地红线桩处加以固定, 用水准仪测量并计算放出纵、横向下路堤顶、上路堤顶填挖交界线, 钉桩撒线标记, 边线外设桩固定。

施工测量和放样根据原始导线点及加密导线点, 用全站仪恢复K18+~K18+路段的路线中桩, 并放出路基用地边桩和路堤坡脚, 复核路基横断面原地表高程, 如与设计图纸提供的数据有太大出入, 及时报监理工程师复测, 并由监理工程师认可。

1.2 清表

有效清除填方及挖方路段表层超过30 cm的草皮土、种植土、树根以及具有腐蚀物质的土壤, 集中向弃土场内进行堆放。对于地表存在水塘或积水的路段, 应先抽干水分, 将淤泥清除, 运用合格的土方实施回填操作, 最后进行压实处理。

1.3 原地表压实

台阶的开挖:在填筑及碾压之前, 半填半挖施工应沿路线的纵向, 填方段和挖方段则应沿横向, 运用挖掘机或推土机将其开挖成宽度超过2 m的台阶状, 台阶对2%~4%的向内倾斜横坡进行设置。

填筑前的碾压施工:运用超过18 t的振动压路机进行碾压施工, 对于交界面应实施超过2遍的碾压, 且压实度检测应超过91%。

对厚度为80 cm的8%灰土垫层进行施工时, 施工要点应与高路堤8%灰土垫层处于一致状态, 唯一不同的是压实度检测应超过94%。

填方路基的施工:填方路基施工填料和施工方法应和3%掺灰路基的施工保持统一, 但压实度应保持在95%以上。

场地的平整:运用冲击压路机对原地表实施压实, 在具体压实施工中, 应与路基冲击碾压施工方案相结合进行操作。

1.4 土工格栅的铺设

土工格栅在平整的下承层上按设计要求的宽度铺设, 其上下层填料无刺坏土工格栅的杂物, 铺设土工格栅时, 将强度高的方向垂直于路堤轴线方向布置。土工格栅横向铺设。铺设时绷紧、拉挺、避免折皱、扭曲或坑洼。土工格栅沿纵向拼接采用搭接法, 搭接宽度不<30 cm。

1) 底层土工格栅铺设:路基填筑至下路堤顶后, 开挖填挖交界挖方段台阶时, 开挖宽度不<7 m, 台阶面碾压压实度不<91%。交界面碾压成型后, 人工对土工格栅铺设面进行清理干净, 土工格栅以钉桩标记的交界线为轴线, 纵、横向全断面铺设, 铺设土工格栅应均匀、平整, 避免出现扭曲、折皱、重叠, 并要注意避免过量拉伸, 从而避免超过其强度和变形的极限而产生破坏或撕裂、局部顶破等。

2) 上层土工格栅铺设:上层土工格栅铺设位置为上路堤顶面, 3%灰土填方路基填筑至上路堤顶后, 与路床处理底标高平齐, 人工整理格栅铺设面, 铺设方法与底层格栅铺设相同。

1.5 回填

当土工格栅摊铺完成之后, 应对填料实施及时填筑, 避免受到长时间的阳光曝晒。通常情况下, 应将间隔时间控制在48 h以内。

填料的要求:对于土工格栅层相距8 cm以内的路堤填石材料, 应将其最大粒径控制在<6 cm, 应运用轻型推土机或前置式装载机对土工格栅第一层填土摊铺进行操作, 沿路堤的轴线方向进行行驶, 实施压实处理, 使填筑压实的厚度控制在超过60 cm。

2 土工格栅施工控制要点

1) 土工格栅施工的原理。由于土工格栅存在较大的抗拉强度, 能够使路堤的稳定性得到增加。格栅网眼的存在能够对土的横向移动产生制约, 从而形成良好的嵌锁作用, 使土体有较好的整体抗剪能力。土工格栅的使用要求:运用双向拉伸土工格栅进行施工, 每一米纵向极限抗拉强度不<25 k N/m, 横向极限抗拉强度不<35 k N/m, 延伸率不>13%;土工格栅网孔尺寸为30 mm×40 mm, 肋条截面为矩形。

2) 铺设地层土工格栅。在路基范围内应对土工格栅实施全宽铺设, 采用竹桩标出土工格栅铺设的范围, 然后实施铺设。铺设要求土工格栅的铺设处于顺直且平整的状态, 两侧宽度应和路基处于一致。

3) 土方填筑。土工格栅铺设完成之后, 应实施路基填土施工。为了避免运输车辆碾压及调头对土工格栅造成损坏, 应运用滚填的方式对土方进行填筑。结合土的松铺系数确定土方填筑厚度。由推土机进行推平, 压路机实施碾压, 确保土工填筑碾压与路基土方压实的规范要求相符。

4) 铺设上层土工格栅。当土方填筑碾压达到合格状态之后, 即可对上层土工格栅实施铺设。铺设要求和连接方式应和底层土工格栅的铺设处于一致, 且宽度应与填土层顶宽相同。

5) 土方的填筑。当上层土工格栅铺设完成之后, 应及时对上方进行一层土的铺筑, 避免出现破坏或丢失现象。应严格按照路基土方填筑厚度及碾压要求对该层土方进行填筑, 要求松铺厚度控制在30 cm以下, 根据路基土方填筑方案对施工工艺及施工方法进行操作。

6) 施工注意事项: (1) 应使格栅最大强度方向与受最大应力方向一致。 (2) 应尽量避免重车直接在铺好的土工格栅上行驶。 (3) 尽量减少土工格栅的切割量和缝合量, 避免浪费。 (4) 寒冷季节施工时, 土工格栅变硬, 易割手擦膝, 要注意安全。

3 结语

加强土工格栅的施工质量, 就必须要加强施工过程中的各施工要点的整体性调整, 做好施工准备工作的同时, 完善各个步骤的控制要点, 最终保证工程的整体施工。

参考文献

国内外冲压工艺现状分析 篇11

一、国外研究现状

高强度钢板热冲压成形技术己经成为汽车车身制造技术中的焦点，受到了越来越多的关注。国外众多汽车生产公司和科研人员都对热冲压钢板的基本力学、热学性能以及热冲压成形工艺优化和应用进行了相关研究。Akerstrom P和Oldenburg 通过实验研究了热冲压钢板的高温膨胀效应，并且通过有限元仿真研宄了高温钢板的冷却过程。得到了 22MnB5钢板热力学和力学性能等基础数据，考察了该材料的硬度分布、厚度分布，获得了板料在热冲压过程中受到的成形力。結果表明，高强度钢板在热冲压成形的过程中，板料的流变应力受到应变速率的影响，而且应变速率对流变应力的影响随着成形温度的变化而变化。

Merkleinl M和Lechler J等人丨对热冲压成形进行了基础研究，利j|.j GleeblelSOO热模拟实验机对板料进行等温拉伸实验，获得了时间和温度对22MnB5流变特性的影响规律。结果表明，应变速率对材料流变应力冇重要影响，材料流变应力随着应变速率的增加而增加；材料奥氏体状态下的流变特性不受乳制方向的影响；温度对材料流变应力有较大影响，材料的流变应力和加工硬化随着温度的升高而显著减小。Mori K和Akita K等人使用计算机数控伺服压机控制条件，研究了超高强度钢板弯曲的回弹性能。测试了材料、最终减薄量、成形速度和在底部死点保压时间对V形弯曲回弹量的影响。超高强度钢板V形弯曲的回弹量比低碳钢大很多，最终减薄使回弹量降低，成形速度和保压时间的影响很小。

Yanagimoto J和Oyamada 等人研宄了高强度钢板等温和非等温弯曲，得到了加热温度对V形、U形和帽形件回弹的影响规律，并给出了高强度钢板热成形的回弹机理。Naderi M和Mori K等人研宄了热冲压钢板加热温度和保温时间对氧化皮产生的影响，防氧化涂层可以显著减少氧化。开展了高温单向压缩实验和高温膨胀实验，分析了热变形条件对马氏体转变的影响，获得了变形的应变量、应变速率和初始温度对马氏体转变起始温度、马氏体含量的影响规律。

二、国内研究现状

近年来，大众、通用、丰田等国外各大汽车生产公司己经广泛使用热冲压成形技术制造汽车安全零部件和加强件，有效地降低了成本、提高了产品的市场竞争力，但是热冲压成形技术基本上处于国外技术封锁和垄断状态，国内汽车公司对高强度热冲压车身零部件有巨大需求。目前，国内众多汽车公司和科研单位日益重视热冲压技术和热冲压生产线的研究和开发。

哈尔滨工业大学的邪忠文、刘红生、包军等人建立超高强钢板热冲压三维弹塑性热-力糊合的有限元模型和热成形下的材料模型，基于U形件冲压实验和有限元仿真，研宄了压边力、模具间隙和凹模圆角半径等工艺参数对热冲压件温度分布、冷却速率等的影响规律。基于非等温度和等温度数值模拟和实验，研宄了压边力、热成形终了温度和变形温度对热冲压零件回弹的影响规律，给出了热冲压中产生回弹的机理，引起回弹的主要因素是热效应，螺变应变对热冲压后回弹量有抵消作用。

大连理工大学的胡平、马宁、盈亮等人建立高强度钢板热成形热、力、相变多场耦合本构模型，在自主开发的金属板材成形有限元商业软件KMAS（King-MeshAnalysis System）基础上，根据虚功率方程及持续平衡方程建立了热冲压成形热、力、相变耦合的非线性、大变形静力显式数值模拟模块，钢板等效应力和微观组织相变分布变化规律。基于理论分析、数值模拟、实验研究对汽车车身零部件超高强度硼钢热成形技术进行研宄，以某汽车门内防撞梁和B柱内板热成形为例，分析高温下热成形硼钢的成形性能影响因素及其规律，对新型金属复合材料的微观结构、硬度、强度及塑性变化规律进行了研宄，围绕提高最终热冲压产品质量的角度，提出了适合水冷模具的设计方法及技术要点。

同济大学的林建平、王立影、谭志耀等人根据热冲压工艺的时间-温度特征，采用Gleeble热模拟实验系统，在温度60（rC～80（rC和材料应变率0.01/s～0.5/s下，对热冲压高强度钢板进行高温拉伸实验，获得了不同温度和应变率下的应力-应变曲线，并利用最小二乘法进行多元线性回归，建立了热冲压高强度钢板的热变形抗力模型。建立了高温下方盒形件非等温拉深成形的有限元模型，利用正交实验研究了热冲压成形过程中模具温度对22MnB5钢板的不等温拉深成形能力的影响规律，并分析零件几何参数对22MnB5钢板的不等温成形能力的影响规律。为保证热冲压过程中模具具有良好散热效果，优化高强度钢板热冲压成形模具水冷管道设计，采用数值模拟和解析法建立热冲压模具水冷管道和冷却水流之间的传热模型，得到了临界水流速度的数值模拟结果和解析公式，对于热冲压模具水冷管道的优化设计具有重要意义。进行了热冲压工艺参数改进实验研宄。

（一）对于水冷、强风萍火等实验，研究了奥氏体化参数加热温度、保温时间以及冷却速率等对热冲压成形后材料微观组织和机械性能的影响规律，获得了制造兼具高强度和良好塑性热冲压零件的最佳加热温度、保温时间和浮火速率范围。

（二）基于U形热冲压实验和ABAQUS有限元仿真、复杂形状零件热冲压实验和Dynaform有限元仿真，进行了热冲压关键工艺改进研究。获得了改进工艺对热冲压件浮火速率、浮火均匀性、微观组织、机械性能、回弹和成形性能等的影响规律。采用快速急冷工艺，将高温板料快速急冷至合适温度再热冲压成形，改善浮火均句性和成形性能，同时提高板料的浮火速率、获得满足机械性能和形状精度要求的热冲压件。

高速切削加工工艺分析 篇12

高速加工技术是指采用超硬材料刀具和磨具, 利用能可靠地实现高速运动的高精度、高自动化和高柔性的制造设备, 以提高切削速度来达到提高材料切除率、加工精度和加工质量的先进加工技术。

随着数控机床、加工中心和柔性制造系统在机械制造中的应用, 机械加工的辅助工时大为缩短, 这使得切削工时占去了总工时的主要部分, 因此, 只有提高切削速度和进给速度, 才有可能在提高生产率方面出现一次新的飞跃和突破。这就使得高速加工技术得以迅速发展。

高速切削不同工件材料时, 所用的切削刀具、工艺方法以及切削参数均有很大不同, 掌握高速切削工艺特点是高速切削应用技术中的一个重要环节。

1高速切削轻金属

铝是飞机和各种航天器零部件的主要材料, 也是机器和仪表零部件的常用金属。它的相对密度很轻, 经过适当处理的铝合金材料, 其强度可高达540 MPa。近年来铝合金在汽车和其他动力机械中的应用也逐渐增多。铝镁合金大多使用铸件, 这些轻合金的最大优点在于其固有的易切特性。

加工轻合金的优越性主要表现在:①切削力和切削功率小, 大约比切削钢件小70%;②切屑短、不卷曲, 因而在高速加工中易于实现排屑自动化;③刀具磨损小, 用涂层硬质合金、多晶金刚石等刀具在很高的切速下切削轻合金材料, 可以达到很高的刀具寿命;④加工表面质量高, 仅采用少量的切削液、在近乎干切削的情况下, 不用再经过任何加工或手工研磨, 零件即可得到很高的表面质量;⑤可采用很高的切削速度和进给速度进行加工, 切削速度可高达1 000 m/min～7 500 m/min, 高速加工使95%以上的切削热被切屑迅速带走, 工件可保持室温状态, 热变形小, 加工精度高。

由于在轻金属的高速切削过程中存在较大的冲击载荷, 聚晶金刚石和立方氮化硼刀具的寿命特性并不好。高速钢也不适合于加工轻金属。

当切削速度达到1 000 m/min时, 可使用K型硬质合金刀具;当切削速度达到2 000 m/min时, 应使用金属陶瓷刀具;当用更高切削速度加工时, 特别是切削低熔点的硅铝合金材料时, 要使用金刚石镀层硬质合金刀具, 甚至PCD刀具;在铣削铝镁合金时, 可使用K10硬质合金刀具。刀刃圆角半径对切削温度和微粒火花的影响都很大, PCD刀具或硬质合金刀具的刀刃半径必须精密刃磨到纳米级的水平。

2高速铣削钢

近年来, 高速加工开始用于钢和铸铁的精加工, 特别是加工形状复杂的零件, 高速切削可以大大提高生产率。高速铣削钢的主要问题是刀具磨损。优化切削参数的目的不仅仅为了提高金属切除率, 而且更注重于降低切削力, 提高工件的表面质量、尺寸精度和形状精度以及减少刀具磨损。

高速铣削钢材时, 刀具采用更锋利的切削刃和较大的后角, 这样可以减少切削时刀具的磨损, 提高刀具的使用寿命。当进给速度增加时, 刀具后角要减小;进给速度对刀具前角的影响相对比较小。在高速下, 正前角并不比0o前角更多地降低切削力;负前角虽然能使刀片具有更高的切削稳定性, 但是增大了切削力和月牙洼磨损。一般来讲, 随着切削速度的的提高, 刀具寿命降低。当切削速度进一步升高, 使切屑与刀具前刀面接触区的滑移速度高到超过刀具材料的耐热能力时, 就会造成月牙洼磨损。

在高速铣削时, 轴向进给量对刀具磨损的影响比较小, 而径向进给量的影响则较大, 刀具寿命随切削面的增加而降低。在以径向进给进行切削时, 常常会因为高速产生的高温超过刀具材料的红硬性而造成刀具失效。当径向进给比较慢时, 刀具的非接触区时间比接触区时间长, 短时间的发热可以由比较长时间的冷却来弥补。因此, 从整体上看, 径向进给速度应稍慢一点, 建议进给量之值等于刀具直径的5%～10%。

高速切削时刀具的磨损也受到加工材料强度等力学性能的影响。工件材料的抗拉强度增大, 则刀具寿命降低, 所以要减小每齿的进给量。

在高速切削刀具材料方面, 金属陶瓷刀具的寿命比硬质合金长, 但也只适用于小切深和小进给量的切削。使用CBN刀具加工淬硬材料时效果好, 使用CBN刀具加工非淬硬材料不经济, 对提高刀具寿命的优势并不大, 金属陶瓷刀具也是如此。

镀层硬质合金刀具的磨损特性和所使用的刀具基体材料有很大关系。TiN基体的PVD镀层刀具具有最好的耐磨性能, 其刀具寿命比没有镀层刀具的可提高50%～250%。

3高速铣削铸铁

在高速铣削铸铁时, 刀具后角的情况和钢件差不多。对于象氮化硅刀具这样的脆性刀具材料, 影响刀具磨损的主要因素是刀片的形状和几何参数。在高速铣削铸铁时, 必须使用圆刃刀具, 否则刀具很快就会因为高脆性而损坏。

切削速度的选择取决于刀具材料。对于硬质合金和金属陶瓷刀具, 高速切削中的最主要问题是刀具磨损。金属陶瓷刀具由于具有刀片强度高、密度低和化学稳定性好等优点, 它的耐用度要比硬质合金好, 但是当切削速度超过1 000 m/min时, 不使用这种刀具。

对于硬质合金和金属陶瓷刀具, 刀具耐用度随着进给速度的增加而提高。而氮化硅刀具和CBN刀具只是适合于在比较低的进给速度下进行切削。

径向切深是影响刀具耐用度的关键因素之一, 随着切削区面积的增大, 刀具寿命降低。而轴向切深的影响不大, 当切深在1.5 mm～15 mm范围内变动时, 刀具的磨损量几乎是一样的。

被加工零件材料也影响刀具的耐用度。被切材料的铁含量, 对于CBN刀具的耐用度影响很大, 当切削GG40铸铁材料时, CBN刀具的耐用度达到了最低值。

使用镀层时, 刀具寿命可提高10倍～20倍。使用CBN刀具时, 切削速度可高达4 000 m/min。实际上, 只有CBN和氮化硅刀具才能在这么高的速度下进行切削, 特别是CBN刀具, 可得到很长的刀具寿命, 但必须使用较小的进给量。

4高速切削难加工材料

难加工材料包括特殊合金钢、钛合金、镍合金等, 这些材料由于强度大、硬度高、耐冲击, 大多用于航空制造和动力部门。但加工中这些材料容易硬化, 切削温度高, 刀具磨损严重。

在这些难加工材料的切削中, 导致刀片失效的典型形式是刀具磨损, 磨损的痕迹会产生在刀尖部位及刀具和工件之间的通道处, 因而形成严重的刀口毛刺。刀刃的磨损改变了刀具的几何参数, 增大了切削力, 尤其在切削高强度合金时容易使刀片碎裂。

刀片裂纹主要是由热应力造成的, 特别是在切削特殊合金时, 梳状裂纹很明显, 然后裂纹继续擦伤扩大, 形成磨痕。难加工材料的另一个特点是它们的粘附性, 使切屑粘在刀刃上, 随着切削速度提高, 粘附的切屑增多, 烧热的切屑堆积在刀具切入工件的切入点处, 形成积屑瘤。

在切削钛合金时, 热量增加产生与氧的放热反应。当磨损带宽度达到0.3 mm以上时, 引起切屑燃烧。在磨损严重加剧的情况下, 强烈的发热能超过材料的熔化温度。虽然高速加工中工件的温度没有明显上升, 但是切屑的温度大大升高了。

在对钛合金、特殊合金和耐热镍基合金等3种材料进行高速加工的实验中, 顺铣时的刀具磨损明显要大, 其原因是顺铣的刀具在离开工件时切屑加厚, 产生较大的拉应力, 因而增大了刀片破碎的可能性。这些材料的高强度和高弹性, 特别是应变硬化, 增大了切削载荷。

刀具前角的变化范围是在8o～28o之间, 在此前角范围内, 加大前角可明显地减小切削力, 加工上述所有材料时的刀具寿命都能提高。当前角为负时, 刀具的切削稳定性提高, 但寿命降低, 这是因为在刀刃处切削负荷增加。

提高切削速度后, 切削消耗的功率更大, 切削温度升高, 加速了刀具磨损。但高切削速度也缩短了刀具和工件的接触时间, 传递到工件上的切削热减少了, 切削热主要由飞快的切屑带走。

在高速切削中, 刀具磨损量随径向切入量 (或切深) 呈指数曲线的规律上升, 磨损加剧, 发热量增大。切深增加使切屑的厚度和长度增加, 必然减少刀片的空切时间, 导致在刀片上的发热量更大。

5结束语

提高生产率一直是机械制造领域十分关注并为之不懈奋斗的主要目标。高速加工 (HSM) 不但成倍提高了机床的生产效率, 而且进一步改善了零件的加工精度和表面质量, 还能解决常规加工中某些特殊材料难以解决的加工问题。因此, 超高速加工这一先进加工技术也已引起了世界各国工业界和学术界的高度重视。

参考文献

[1]张伯霖.高速切削技术及应用[M].北京:机械工业出版社, 2002.