镍铁生产工艺简述(精选4篇)
镍铁生产工艺简述 第1篇
四川冶金研究院备忘录
1、江苏明铸国际贸易有限公司计划在印尼苏拉威西岛MOROWALI地区(青山矿山和INCO工厂区域)的建立80立方的镍铁高炉,配套工程包括小的焦化厂、洗煤厂等;用海沙矿+镍矿生产低品位镍铁,产量在40-50吨/天,焦炭印尼本地解决,投资总金额大概在1个亿,目前处于设计招标阶段,四川冶金研究院有参与;据称该公司在印尼拥有矿山资源。
注:控股股东为保利协鑫能源控股有限公司(香港上市),保利协鑫是全球领先的多晶硅及硅片供应商,为光伏发电提供质优价廉的原材料。保利协鑫也是中国一流的环保能源供应商,通过热电联产、生物质发电、垃圾发电、风力发电及太阳能发电,提供高效环保的电力与热力。
2、大江山法回转窑工艺:日本成熟,国内用得很少,据费院长介绍公有四川尼科(总部在眉山市)在江西建有矿热炉、两条回转窑线,处于试验阶段,最大的问题是通过回转窑冶炼不容易控制生产,易结圈。
注:公司以再生资源循环回收综合利用及金属矿产资源开发为主,集科研、生产、销售为一体,拥有铅、锌、锂等大中型矿山、锂盐生产厂、铜钴镍循环利用冶炼厂,及科研、销售等下属企业十多家。岩矿制取锂盐综合产能居国内 第一,电解镍产量居全国第二,在锂离子二次电池正极材料合成、锂盐生产工艺、锂及其他有色金属选别、盐湖卤水提锂、锂资源综合回收利用、用红土镍矿采用湿 法工艺生产金属镍等方面取得了众多技术成果,部分达到国际先进水平,并获得多项国家发明专利。
3、湿法冶炼,目前国内仅金川和江锂有做,但以硫化镍作为原料,红土镍矿工艺有待研究;湿法最大的问题是投资巨大、环境污染严重。陕西新王左总公司有用湿法通过在青海的自由红土镍矿矿山(NI:0.8;Fe:30以上)做镀镍,而非镍铁。而国内用湿法做红土镍矿现有的的仅有广西银亿科技矿冶公司
注:隶属于银亿集团,是国家高新技术企业。公司位于广西北部湾经济开发区铁山港。公司采用具有自主知识产权的、国际先进的“常压酸浸湿法冶炼技术”生产电解镍、电解钴,年产10000吨电解镍,年销售收入20亿元,为国内第二大镍冶炼企业。目前公司正在进行的“低品位含镍红土矿高效利用绿色工艺产业化技术开发”被国家发改委列入“2008国家重大产业技术开发项目”;项目完成后,将取得9-11项核心专利技术。项目还被国家发改委列入“2009年中央新增投资重点产业振兴和技术改造项目”。2010年,公司采用的“湿法镍冶炼工艺”荣获中国有色金属工业科学技术奖励二等奖;
4、印尼焦煤资源非常有限,从澳洲进口焦煤价格偏高,随着冶炼厂的增多,焦煤的供应问题。
5、太钢下属一控股公司正在广西钦州做4台3万的矿热炉,回转窑+矿热炉模式,据其张总称在菲律宾有矿山,下一步有计划上LOD炉做不锈钢,同时钦州能解决电力问题。
镍铁生产工艺简述 第2篇
双牛(厦门)机械有限公司是生产工程机械的厂家,机械行业很多的零部件都是要经过热处理才能达到所设计的力学条件,充分发挥材料的性能,保证产品质量,提高机械部件的档次水平在市场上的竞争力。我司是在2005年底正式成立热处理事业部,在规划初期,本着节能减排的原则对热处理设备布局,工艺流程,电源设备及淬火冷却系统进行了优化排列组合,并以文件的形式规定下来。
在这里所述说热处理节能方面,主要是由几个方面的因素组成的:
1):热处理工艺流程是否有效让被处理的工件达到其设计的技术要求,而又用较低的成本。
2):热处理设备是否在运行中得到了有效的合理的使用,比如连续性生产,设备待工件时间减少。且没有额外的热损失。
3):热处理操作人员,工艺技术员,及生产管理人员是否沟通良好,每个人都能得到有效的管理与组织生产。
1、热处理工艺:
在传统工艺计算时间:T=K*A*D式中的T为加热时间,K为装炉系数,A为加热系数,D为工件有效厚度,其实我们在实际生产中,一般是根据以往工作经验和工件有效厚度来计算保温时间,大批量时就根据实际经验或是观测工件的火色,这主要反应在碳素钢和低合金钢上,这是由于碳素钢没有合金元素和碳化物,不须长时间保温均匀奥氏体化过程。低合金钢因其传热系数与碳素钢基本类似,所以工件透热时间主要是由其有效尺寸决定的,对于生产中单件的工件,当炉温已达到工艺设定值时,也就是说工件表面已达到工艺温度值时,工件已透烧了,不要再额外增加保温时间了,这就是我们常说的“零”保温加热。对于大批量生产时,我们一般会先加热炉子,到温后再放入工件,等炉温再次达到工艺时间时,再加一定的均匀化时间,这样可以相对的缩短工艺周期,节约能源和降低成本。
合金结构钢(40Cr,35CrMo,42CrMo)等,因其材料中添加了一些合金元素,在加热过程中我们要使在碳化物均匀化需要一定的时间,所以相对碳素钢来说就要多一点时间,一般我们也要在传统工艺时间上的60%-80%左右,这样做可以缩短钢件在高温加热时间,变形量也相对减少一点,奥氏化晶粒相对较细小,淬火后可得到细小马氏体组织,其机械性能也就得到一定的提高,这也是我们热处理工作者想要达到的效果。
2、零件装炉
1):在实际生产中,当工件数量有限情况下,单独安排炉次是不划算的,在这种情况下,我们可以把不同的工件,不同材料,在其工艺参数大致相同的情况下可以混装一炉,如Cr12MoV与8407或H13,40Cr与42CrMo也是一样的。其淬火温度大致相同,这样就可以得到装炉量的满足,同理在回火温度相同时,不同的零件,不同的材料都可以混合一炉,回火时间可按最长的回火时间来执行。
2):热处理夹具,其实我们公司很多产品是不近相同,而量又不是很多,但为了减少变形量有时候在增加热处理工装,这样我很多时候不用耐热不锈钢,大都有普通的低碳钢代替,主要是材料价格低,还有量不是很多。
3、热处理冷却介质
因我公司很多的机械部件都是合金结构钢,所以在考虑淬火介质时。我选择用水溶液,水溶液淬火就避免大直径中碳低合金钢在热处理用油淬硬度值可能达不到,用水淬易开裂的情况,水溶性合成淬火液尤适用于低,中碳钢感应及大件淬火,水溶性合成淬火液尤适用于低,中碳钢感应及大件淬火,通过调整浓度等,可以得到不同的冷却速度,淬火工件光亮且有短期防锈作用,可不清洗直接回火,无油烟。无油烟、不燃烧、无火灾危险,改善劳动环境。不易老化、变质,使用寿命长,相对于油品来说。费用也相对的较少。
4、回火工艺:回火工艺是要根据零件的回火温度来决定要利用的炉子余热,一般规律是零件回火温度低于炉子余热温度300度左右,这样的话工件入炉后炉子很快达到回火工艺温度设定值,还有多次回火比一次回火要好,所以在大批量生产时这样二次回火得到的组织性能比一次回火要好,成本也相应减少很多。
5、设备维护和保养:我们在生产中要定期维修设备,检查炉膛,炉门的密封性。配电箱相关仪器仪表要定期校准与维护,减少因电器故障造成的停炉产生的损失。各相关的操作设备如台车,行车的维护减少进出炉不便而造成的损耗。
6、热处理质量的控制:其实工件在进行热处理时,其本身也就是在节能,一个工件若没有经过有效合理的热处理,那该零件使用时限也就不会很长,部件早期失效务必要制造新的部件去更换,这样又必得清耗原材料及机械加工工时,和其它相关费用。有效合理的热处理可使工件的使用寿命成倍的增长。所以热处理质量优良可避免工件早期失效,可避免工件热处理返修(正火,重新淬回火,校正,去应力回火)等一系列程序。所以我们国家20世纪70年代有一个口号:“搞好热处理,零件一顶几”。
热处理节能很多时候是与工艺管理有关,合理安排工作,减少停炉时间,把炉子升温时间阶段放在用电便宜的时间阶段进行,很多时候工艺执行到位与管理有关,公司要严格制定工艺规程及设备操作标准,及相关技术标准。在生产安排上,要尽可能的批量满负荷生产,不够装炉量的应拼炉,提前做好各项热处理工作前准备。定期检查热处理各设备的运行情况。
结论
积极提高热处理人员的业务水平,操作水平及相关的工作意识,提高热处理人员的工作态度。因为很多时候最终决定因素还是“人”。在相关硬件不能改变的情况下,作为人员的工作态度是软件。我们可以制定相关的制度,实行奖惩条例,统计和考核生产中能耗,针对不良进行整改管理。
镍铁钨合金电沉积工艺 第3篇
钨合金电镀层具有熔点高、硬度高、耐磨性及减磨性好的特点,近年来作为代铬镀层已引起了很多研究者的关注。将W元素引入Ni - Fe合金镀层有利于促进晶粒细化,提高合金镀层的组织均匀性、表面硬度和抗高温性能[1]。Ni - W系合金电镀层结构致密,硬度高,耐热性好,尤其是在高温下耐磨损、抗氧化,还具有优良的自润滑和耐蚀性能[2]。纳米镍铁钨合金在硬度及评价性能方面兼具镍钨合金和铁钨合金的优点[3,4],具有良好的耐磨和耐腐蚀性能[5,6]。以往的研究报道了镀层中钨含量对镀层微观结构和性能的影响,并采用循环伏安法研究了柠檬酸铵盐体系中电沉积镍铁钨合金的规律[7,8],但以上研究都没有具体研究工艺条件对镀层表面形貌的影响,缺乏柠檬酸钠对合金镀层性能影响的详细研究。
本工作使用电沉积法制备了Ni - Fe - W合金,测量了合金层的化学组成,详细研究了电沉积工艺条件对电流效率和镀层组分、形貌、硬度、耐蚀性的影响,重点深入研究了配位剂柠檬酸钠对镍铁钨合金的影响,分析了柠檬酸钠对电流效率的影响机理,对比了5种条件下镀层的耐腐蚀性,确定了电镀镍铁钨合金的最佳工艺条件。
1 试 验
1.1 基材前处理
为保证电镀基材的表面性质,以市售热镀锌铁皮32号为基材,尺寸为70 mm×35 mm,先浸入20%盐酸溶液中,去掉锌层,然后用20 g/L Na2CO3溶液和2 mL/L海鸥洗涤剂除油,经70 ℃热水洗,冷水洗,再用15% HCl溶液弱浸蚀30 s,再用去离子水洗,然后进行电镀。
1.2 电沉积工艺
电沉积镍铁钨工艺:10~15 g/L FeSO4·7H2O,20~25 g/L NiSO4·6H2O,40~50 g/L Na2WO4·2H2O,30~40 g/L H3BO3 ,40~160 g/L Na3C6H5O7·2H2O,5 mL/L自制添加剂(炔醇和有机酸的混合物),电流密度2~12 A/dm2,pH=5~9,温度30~90 ℃,阴极材料为不锈钢。
溶液用分析纯和去离子水配制。镀液的pH值用NH3·H2O或H2SO4调节。
1.3 测试分析
用飞利浦PV9100 X射线能谱仪分析镀层中Ni,Fe,W的含量。用S - 520 HITACHI扫描电子显微镜观察镍铁钨镀层的形貌。
利用HV - 1000硬度仪测试镀层的显微硬度,负荷2 N,施加时间10 s,所取硬度值为5次测试的平均值。
阴极电流效率计算参照文献[8]。
镀层的耐蚀性能通过采用CHI660A型电化学工作站在3.5%(质量分数)NaCl溶液中测定极化曲线来衡量。采用三电极体系,以镍铁钨纳米合金镀层为研究电极,铂丝为辅助电极,饱和甘汞电极(SCE)为参比电极。极化曲线测量参数:起始电位-1.5 V,终止电位1.0 V,扫描速度为10 mV/s。
2 结果与讨论
2.1 镀液pH值对镀层组分、硬度、形貌及阴极电流效率的影响
保持镀液温度70 ℃,电流密度7 A/dm2,镀液pH值对镀层组分、硬度和阴极电流效率的影响见图1和图2。由图1可知,随着pH值升高,镀层中的W含量先增加后减小,在pH=7附近W含量达到最大,pH值小于6,镀层各组分变化很大,pH值大于6时,Ni含量增加,W含量减少,Fe含量基本保持不变。以上原因可能是因为溶液的pH值对Ni,W金属离子与氨和柠檬酸的配合物有较大的影响,溶液中配位离子的主要存在形式会因pH值的变化而发生变化,配位离子形式很可能与镍铁钨的沉积机理紧密相关[8]。
由图2可看出:在镀液pH值小于7时,电流效率很低,pH值从7~8,阴极电流效率有一个突跃。镀层的显微硬度随pH值增加先增大后减小,在pH=7左右达到最大值,约为600 HV。
图3为不同pH值下Ni - Fe - W镀层的SEM形貌。从图3可看出:pH值从5~7时,镀层的晶粒越来越小,镀层变得越来越细致精密;在pH≤6时,镀层与基体结合力很差,镀层起皮严重,很容易从基体上脱落;当pH=8时,镀层表面变得特别光亮平滑,看不到晶粒,这说明pH值在7~8之间,镀层发生很大的变化,这与图2中pH值在7~8之间阴极电流效率发生突跃相吻合;当pH=10时,镀层出现针孔且疏松。综合以上各方面的因素可知pH=8时,镀层质量最好。
2.2温度对镀层组分、硬度、形貌及阴极电流效率的影响
镀液pH值为8,电流密度为7 A/dm2,镀液温度对镀层组分、显微硬度及电流效率的影响见图4和图5。
由图4可知,随着温度的升高,W含量先增加后减少,W最高可达到40%左右;而Ni含量则先减少后增加。从图5可看出:随温度升高电流效率逐渐加大,到达70 ℃后,电流效率达到57%,以后基本不变,这是因为温度升高会加快金属离子的扩散和迁移速度,使浓差极化降低;随温度升高镀层的显微硬度先减小后增加再减小,在40 ℃最小,为273 HV,在70 ℃时达到最大值590 HV。
图6为不同温度下Ni - Fe - W镀层的SEM形貌。由图6可以看出,温度从40~70 ℃时,镀层表面变得越来越光滑细密,与基体的结合力也越来越好,温度低于40 ℃时,镀层有起皮现象,达到70 ℃时,镀层光亮平滑,看不到晶粒,温度高于70 ℃时,镀层又开始变得粗糙,温度达到90 ℃时,镀层与基体的结合力又变得比较差。综上可知,电镀温度应该保持在70 ℃左右。
2.3 电流密度对镀层组分、硬度、形貌及阴极电流效率的影响
镀液温度为70 ℃,pH=8,电流密度对镀层组分、硬度和阴极电流效率的影响见图7和图8。
电流密度小于8 A/dm2时,W含量保持在35%左右,电流密度高于8 A/dm2时,W含量减小;Fe含量先急速减小后基本保持不变,Ni含量不断增加。可以看出电流密度对Ni,Fe的沉积影响较大,增大电流密度并不利于W的沉积,电流密度在6~8 A/dm2 时,镀层各组分含量较稳定。
由图8看出:随着电流密度增加,阴极电流效率逐渐降低,这是因为随着电流密度增加,阴极的极化增大,析氢越来越严重,导致了电流效率的降低;镀层硬度随电流密度增加,由250 HV增加到550 HV,当电流密度大于6 A/dm2后镀层硬度变化不大。所以,电沉积的电流密度应当大于6 A/dm2。
图9为不同电流密度下Ni - Fe - W镀层的SEM形貌。由图9可以看出,随电流密度升高,镀层表面先变得越来越光滑细密,电流密度大于8 A/dm2时,镀层表面变得粗糙凹凸不平,镀层表面变暗,电流密度达到12 A/dm2时,镀层整体表面上出现黑色的斑纹。综合以上因素,电沉积过程中选用电流密度为7 A/dm2。
2.4 柠檬酸钠浓度对镀层组分、硬度、形貌及阴极电流效率的影响
镀液pH值为8,电流密度7 A/dm2,温度80 ℃,其他组分不变,柠檬酸钠浓度对镀层镍铁钨含量、硬度和阴极电流效率影响见图10和图11。由图10可知:随着柠檬酸钠的增加,镀层中W含量减小,当柠檬酸钠>60 g/L时,W含量开始增加,最高可达到50%左右;镀层中Fe含量从柠檬酸钠80 g/L开始明显呈上升趋势,Ni含量则明显下降;柠檬酸钠>80 g/L时,W含量会高于Ni含量。其原因是Fe3+与柠檬酸根的配位能力大于Ni2+与柠檬酸根的,柠檬酸钠浓度较低时,柠檬酸根优先与Fe3+配合,柠檬酸根增加到一定程度时,Ni2+开始与柠檬酸根配合,导致Ni沉积减少,Fe沉积增多。从图7也可以看出,Fe和W的沉积规律很相近,说明Fe与W更易共沉积,有关Fe族与W的诱导共沉积机理有过很多报道[9],但机理仍不清楚。
由图11可知:随着柠檬酸钠浓度增加,阴极电流效率显著减小,由57%减小到16%,造成这种现象的原因是,加入柠檬酸钠后,镍铁钨的金属离子与柠檬酸根形成柠檬酸盐的配合离子,该配离子放电产生不带电的吸附原子的活化能比其水合离子大得多[10],配离子的阴极极化增大,其沉积电位变负,析氢增加,这样用于金属电沉积的电能减少,总的阴极电流效率会随着柠檬酸盐浓度增大呈下降趋势;镀层的显微硬度随着柠檬酸钠浓度变化存在上下波动,但总体呈下降趋势,这可能是因为柠檬酸钠浓度增加,析氢越来越严重,镀层表面变得疏松,从而使硬度下降。
图12为不同量柠檬酸钠时合金镀层的SEM形貌。
由图12可知,随着柠檬酸钠浓度增加,镀层的表面变得凹凸不平,晶粒明显变大,柠檬酸钠含量高于120 g/L时,镀层表面变得很粗糙并出现麻点,颜色变暗,主要是因为柠檬酸钠浓度增加,电流效率降低,析氢增加;当柠檬酸钠为40 g/L时,电镀液在高pH值时会产生沉淀。因此,电镀过程中柠檬酸钠浓度应该尽量保持在较低水平,取50 g/L为宜。
2.5 镍铁钨合金镀层的耐蚀性
图13对比了最佳工艺条件和其他4种工艺条件下电沉积镍铁钨合金镀层的耐腐蚀性能。最佳工艺条件镀层的腐蚀电位为-0.603 V,比其他4种情况下的腐蚀电位正,其腐蚀电流也明显小于其他4种情况。在0.2 V左右,最佳工艺条件镀层极化曲线电流随电压增加而降低,其后出现了一个较长平台,说明此时镀层表面发生了钝化,镀层表面形成了一层钝化膜,阻止了镀层进一步被腐蚀。在70 ℃,pH=8,7 A/dm2,60 g/L柠檬酸钠条件下,镀层在-0.4 V左右也发生了钝化,但是钝化区间很小。可见,在最佳工艺条件下获得的镀层具有最好的耐腐蚀性能,是因为Ni - Fe - W合金镀层表面致密光滑,晶粒最小,裂纹和杂质最少,溶液中Cl-较难渗透。
3 结 论
(1)在镍铁钨电沉积过程中,一定范围内镀层中Fe和W的含量变化趋势很相似。镀液pH值对阴极电流效率和镀层形貌的影响较大,pH值在7~8之间,阴极电流效率和镀层形貌均发生了突变。柠檬酸钠浓度对镀层组分和电流效率影响较大。随柠檬酸钠浓度升高,镀层中Ni的含量和阴极电流效率逐渐降低,而W和Fe的含量逐渐升高,柠檬酸钠浓度高于80 g/L时,镀层中W的含量高于Ni。电镀液温度和电流密度对镀层显微硬度的影响较大。
(2)以pH=8,温度70 ℃,电流密度7 A/dm2,50 g/L 柠檬酸钠为最佳工艺,获得的镀层耐蚀性最好。
摘要:为获得性能良好的镍铁钨合金镀层,研究了电解液pH值、温度、电流密度、柠檬酸钠浓度对施镀阴极电流效率和镍铁钨合金镀层组分、表面形貌、显微硬度的影响。结果表明:镀液pH值对镀层形貌和阴极电流效率影响较大;随柠檬酸钠浓度增加,电流效率逐渐降低,镀层表面形貌更加粗糙。在镀液pH=8,温度70℃,电流密度7 A/dm2,柠檬酸钠浓度50 g/L时,阴极电流效率和镀层的显微硬度较高,表面光亮致密,耐蚀性好。
关键词:镍铁钨合金,电沉积,形貌,性能
参考文献
[1]Crowson A,Chen E S.The TMS symposium on recent ad-vances in tungsten and tungsten alloys[J].Journal of theMinerals,Metals and Materials Society,1991,43(7):27~34.
[2]Atanassov N,Cencheva K.Properties of Nickel-TungstenAlloy Electrodeposited from Sulformate Electrolyte[J].Plat-ing and Surface Finishing,1997,84(2):67~71.
[3]Sriraman K R,Raman S G S,Seshadri S K.Synthesis andevaluation of hardness and sliding wear resistance of electro-deposited nanocrystalline Ni-Fe-W alloys[J].MaterialsScience and Technology,2006,22(1):14~20.
[4]Sriraman K R,Raman S G S,Seshadri S K.Corrosion be-haviour of electrodeposited nanocrystalline Ni-W andNi-Fe-W alloys[J].Materials Science and EngineeringA,2007(460,461):39~45.
[5]He F J,Yang J,Lei T X,et al.Structure and properties ofelectrodeposited Fe-Ni-W alloys with different levels oftungsten content:A comparative study[J].Applied SurfaceScience,2007,253(18):7 591~7 598.
[6]He F J,Wang M,Lu X.Properties of electrodeposited a-morphous Fe-Ni-W alloy deposits[J].Transactions of Non-ferrous Metals Society of China,2006,16(6):1 289~1 294.
[7]詹厚芹,何凤姣,鞠辉,等.电沉积镍铁钨纳米晶合金及其表征[J].电镀与涂饰,2009,28(1):1~3.
[8]詹厚芹,何凤姣,鞠辉,等.电沉积铁镍钨合金性能研究[J].材料保护,2008,41(12):31~33.
[9]Moussa S O,Ibrahim M A M,Aboelrehim S S.Inducedelectrodeposition of tungsten with nickel from acidic citrateelectrolyte[J].Journal of Applied Electrochemistry,2006,36(3):333~338.
加工中心加工镍铁合金工艺分析 第4篇
【关键词】合金 刀具 参数 冷却液
【中图分类号】G71【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2016)24-0219-02
首先,镍铁合金导热系数低,仅是钢的1/4,铝的1/13,铜的1/25。因切削区散热慢,不利于热平衡,在切削加工过程中,散热和冷却效果很差,易于在切削区形成高温,加工后零件变形回弹大,造成切削刀具扭矩增大、刃口磨损快,耐用度降低。其次,镍铁合金的导热系数低,使切削热积于切削刀附近的小面积区域内不易散发,前刀面摩擦力加大,不易排屑,切削热不易散发,加速刀具磨损。最后,镍铁合金化学活性高,在高温下加工易与刀具材料起反应,形成溶敷、扩散,造成粘刀、烧刀、断刀等现象。
一、镍铁合金在加工中心上的铣削案例分析
1.该零件的特点
1)精度要求高,批量大。
2)加工过程中必须进行多种工序加工。
3)必须严格控制零件公差范围。
4)价格昂贵,加工成本高。
2.加工中心加工镍铁合金特点
1)加工中心可以多个零件同时加工,提高生产效率。
2)提高零件的加工精度,产品一致性好。加工中心有刀具补偿功能,可以获得机床本身的加工精度。
3)有广泛的适应性和较大的灵活性。如本零件的圆弧加工、倒角和过渡圆角。
4)可以实现一机多能。加工中心可以进行铣削、钻孔、镗孔、攻丝等一系列加工。
5)可以进行精确的成本计算,控制生产进度。
6)不需要专用夹具,节约大量成本经费,缩短生产周期。
7)大大减轻了工人的劳动强度。
8)可以与UG等加工软件进行多轴加工。
3.刀具材料的选择
刀具材料选用应满足下列要求:
1)足够的硬度。刀具的硬度必须要远大于镍铁合金硬度。
2)足够的强度和韧性。由于刀具切削镍铁合金时承受很大的扭矩和切削力,因此必须有足够的强度和韧性。
3)足够的耐磨性。由于镍铁合金韧性好,加工时切削刃要锋利,因此刀具材料必须有足够的抗磨损能力,这样才能减少加工硬化。这是选择加工镍铁合金刀具最重要的参数。
4)刀具材料与镍铁合金亲合能力要差。由于镍铁合金化学活性高,因此要避免刀具材料和镍铁合金形成溶敷、扩散而成合金,造成粘刀、烧刀现象。
5)刀具粘刀、烧刀现象
经过对国内常用刀具材料和国外刀具材料进行试验表明,采用高钴刀具效果理想,钴的主要作用能加强二次硬化效果,提高红硬性和热处理后的硬度,同时具有较高的韧性、耐磨性、良好的散热性。
4.铣刀的几何参数
镍铁合金的加工特性决定刀具的几何参数与普通刀具存在着较大区别。
1)螺旋角β,选择较大的螺旋升角,散热快,同时也减小切削加工过程中的切削平稳。
2)前角γ 增大切削时刃口锋利,切削轻快,增大容削槽以避免镍铁合金产生过多切削热,从而避免产生二次硬化。
3)后角α 减小,刀刃的磨损速度降低,有利于散热,耐用度也得到很大程度的提高。
5.切削参数选择
镍铁合金机加工应选择较低的切削速度,适当大的进给量,合理的切深和精加工量,冷却要充分。
1)切削速度Vc Vc=30~50m/min
2)进给量F 粗加工时取较大进给量,精加工和半精加工取适中的进给量以F300-F500最为适合。
3)切削深度ap ap=1/3d为宜,镍铁合金亲合力好,排屑困难,切削深度太大,会造成刀具粘刀、烧刀、断裂现象。
4)精加工余量αc适中 镍铁合金表面硬化层约0.15~0.2mm,余量太小,刀刃切削在硬化层上,刀具容易磨损,应该避免硬化层加工,但切削余量不宜过大,所以精加工余量0.5mm-0.8mm最好。
6.冷却液
镍铁合金加工最好不用含氯的冷却液,避免产生有毒物质和引起氢脆,也能防止镍铁合金高温应力腐蚀开裂。选用合成水溶性乳化液,也可自配用冷却液。切削加工时冷却液要保证充足,冷却液循环速度要快,切削液流量和压力要大,加工中心都配有专用冷却喷嘴,只要注意调整就能达到预期的效果。
二、加工中心加工镍铁合金总结
通过对镍铁合金的特性分析,解决了镍铁合金切削加工过程中存在的难题;通过编制正确、科学的加工工艺,可以降低成本,提高生产效率,得出如下结论:
1.用加工中心精加工镍铁合金,满足了零件形状复杂,高精度的要求,且可多件同时加工,提高生产效率,由原来加工一件需要一个小时缩短成十五分钟可以加工完,减少了装夹停机时间。
2.GC2025刀具材料是镍铁合金理想的加工刀具。
3.选择合理的刀具几何参数、切削参数、冷却液,可以延长切削刀具寿命,提高生产效率,由原先一把刀做两个,经过刀具改进一把刀可做二十个节约成本。
4.安排出合理科学的工艺规程和CAD/CAM的编程是提高效益、节约成本的最佳方法。
5.目前CAD/CAM的技术在不断更新,我们在软硬件操作上要赶上时代的步伐,但因此却忽略了工艺的选择的重要性。
6.对于特殊的工件必须有一套科学的有效的加工工艺方法,借助于计算机强大的功能,才是科学的、合理的、处理问题的方式。
参考文献:
[1]《金属材料与热处理》史美堂 上海科学技术出版社 1980.7
[2]《机械加工工艺基础》 孔德音 机械工业出版社2003.4