MC尼龍的機械加工及防開裂的實踐探究

MC尼龍是一種新型的工程塑料，它憑借著優秀的優于金屬材料的綜合性性能，被廣泛地應用于工業、農業、國防等領域。在實際生活中，尤以起重設備中的應用最為常見。

一、MC尼龍的性能特點

1、MC尼龍的優點：

1）、機械強度高，韌性好。MC尼龍具有較高的抗拉、抗壓強度，而且對于沖擊、振動的緩沖和吸附能力強，具有較好的抗蠕變特性。2）、質量輕。MC尼龍的密度在（1.15～1.16）×103Kg/m3之間，用尼龍制備的零件能夠使機械結構處于較好的受力狀態。特別是起重設備中的懸臂結構，不但降低了懸臂應力，增強了安全系數，同時，也給拆裝和檢修帶來了便利。3）、良好的耐磨性和自潤滑性。MC尼龍制品的磨損只在使用初期出現，待走合完成后磨損則非常輕微。尼龍的摩擦系數在0.3～0.4之間，比鑄鐵件和黃銅件要小得多，不易損失與之相接觸的對磨件（如尼龍滑輪中的鋼絲繩）。4）、其它：耐腐蝕性、絕緣性、回彈性、非粘附性等等，這些優點與本文所例證的零件的應用關系不太緊密，不就細說。

2、MC尼龍的缺點：

1）、吸水性強。MC尼龍易吸收水分，飽和水可達3%以上，對零件精密尺寸的穩定性影響很大，特別是薄壁的套類零件，影響更大。2）、耐光性差。如果尼龍件長期工作的偏高溫好環境下，容易發生氧化，使其韌性降低，脆性增大。

取其長而避其短是我們選人擇物的根本出發點。所以，基于MC尼龍的上述優點，在起重設備中廣泛地采用尼龍材料的零件。如：滑輪（承受載荷大的需要采用鋼制骨架結構）、滑動軸承、纜索托輥、纜索導向套、輕載齒輪等。在藏木水電站使用的LQP20t纜索起重機中，就大量地使用了尼龍材料，不但較好地替代了相應的金屬零件，而且優化了主索纜繩的受力狀態，降低了制造成本，延長了零件的使用壽命，方便了拆裝和維修，取得了良好的綜合經濟效益。

下面就以藏木LQP20t纜索起重機中，小車牽引繩承馬中的托輥為例，經驗性地闡述MC尼龍在機加工中的尺寸控制方法及防開裂預防措施。

圖1所示，為承馬托輥：

二、MC尼龍的機械加工

1、刀具的選擇：切削尼龍材料時，使用普通的油鋼刀或高速工具鋼（俗稱“白鋼刀方）就可以，不必選用合金刀具，因為合金刀具成本高，而且成型刀在刃磨時比較困難，如果刃磨不足夠鋒利影響尼龍件加工表面的粗糙度。刀具在刃磨時，前角要比切削鋼件時的要大一些，一般選取15°～25°之間，而刀具的后角相對于前角要略小一些，一般為15°左右。如果前角過小，容易發生后角與零件的摩擦，影響加工效果。特別是在鉆削加工時，更應注意刀具的角度，盡可能要“鈍”一些，否則容易造成工件與鉆頭成“螺栓與螺母的旋入”式效果，造成工件隨鉆頭浮起，術語稱之為“上樹”，易碰傷操作人員及零件報廢。特別值得一提的是在給油孔劃油窩時，一定要先劃窩后鉆孔，否則會出現上述工件“浮起”情況。

2、機床參數的選擇：在車削或鉆削加工MC尼龍件時，主軸轉速不宜過快，一般不要超過200r/min，進給量也不宜過大，一般選粗加工選擇0.2～0.3mm，精加工選擇0.1～0.15mm為宜。如果進給量過大，會造熱量集中于刀尖，屑未排出即被刀尖融化，同時產生集中發熱膨脹，影響加工尺寸或局部基體被刀具燒灼，甚至造成開裂，帶來意想不到的麻煩。

3、精密尺寸的控制：對于尺寸精度要求不高的部位，如圖1中的除D（裝配軸承）及H尺寸之外，可直接加工成品，而對于有裝配要求的D尺寸及與D有相關位置關系的H尺寸，可預留加工余量2～4mm，待裝配時即時進行加工，防止因工件久置吸收空氣中的水分膨脹而影響裝配尺寸的穩定性。

根據經驗，尼龍套與支撐座的配合尺寸比金屬件的過盈量要大一些，一般選外徑的1%～1.2%，以保證尼龍套壓入后保持一定的張力。如果載荷為靜載荷，過盈量選0.1～0.15mm左右，如果載荷為動載荷，過盈量選0.3～0.6mm左右。尼龍套與軸的配合間隙也要適當加大，一般選取軸徑尺寸的0.8%～1.0%，以保證套在壓入后與頸仍有足夠的間隙，防止配合過緊導致發熱、抱軸等現象。

三、MC尼龍加工過程中的冷卻及開裂的預防

MC尼龍在機械加工過程中，采用了低轉速小進給的參數，預防產生過熱及開裂是主要考慮的一個因素。如果按前述方法加工仍然出現過熱現象，則應采取冷卻方法阻止過熱的發生。在尼龍制品的粗加工階段，可采用水冷或乳化液進行冷卻。

如果尼龍件的厚度較大，如圖1托輥的中心孔厚度H，厚度達300mm以上，在加工過程中預鉆孔d的預鉆孔時，最好在鉆床上進行，這樣的冷卻效果更好。首先要用小規格鉆頭如∮8或∮10，鉆孔時要頻繁提升主軸返屑，同時冷卻及時跟進。

如果上述方法仍然避免不了開裂現象的發生，則需要采取水煮的措施了。尼龍件的水煮不需要專用的加熱設備，自制一臺電加熱水箱就可以了，但必須做好用電的安全防護工作。將待加工的尼龍坯料或半成品料置于室溫的水箱內，零件與加熱棒之間需進行隔離，防止燒傷。水需沒過零件上表面約100mm左右（視水箱大小而定，主要是防止水被過分蒸發出現干燒情況），給電加熱。一般為了節約時間，可采取晚上下班前開始水煮，第二天上班即可進行加工，比較節約時間。水煮過的尼龍就熱加工，加工時仍需進行水冷，加工完成后自然空冷。

實踐證明，在托輥加工過程中遵循上述工藝方法，未出現在預鉆孔時開裂的現象。經過水煮處理的尼龍制品，其吸濕性接近飽和，在以后的放置過程中，因吸收空氣中的水分而引發的變形會大大減小，零件的尺寸精度的穩定性得到了較大的增強。

結束語

總之，尼龍作為一種新型的高分子材料，其后續的衍生品會被源源不斷地開發出來，更好地服務人類的生產和生活。在對這些新興材料的加工過程中，會有更多的更有效的方式、方法在實踐中被探索和開發出來。

參考文獻

[1]孫向東等：MC尼龍制備工藝中的技術難題的解決方案.

[2]李爽等：尼龍制件吸濕變形及預防措施研究.

[3]新和信：MC尼龍機械加工及裝配參考.

（作者單位：中國能源建設集團鞍山鐵塔制造總廠）