鐵基合金非晶帶材噴嘴加工

申亞東

【摘 要】鐵基非晶合金帶材代替傳動硅鋼片做配電變壓器鐵芯，可降低能耗60-70%。該技術早在日本日立公司推廣應用，早前非晶市場一直被國外企業壟斷。我國最早掌握“非晶”核心技術的公司是“安泰科技”。鐵基非晶合金的帶材厚度為0.02～0.03mm左右，寬度國內目前能生產到213mm。鐵基非晶合金帶材作為一種新型節能材料，廣泛應用于配電變壓器、大功率開關電源、脈沖變壓器、磁放大器、中頻變壓器及逆變器鐵芯， 適合于10kHz 以下頻率使用，用途非常很廣。目前國內大小有幾十家企業在生產非晶合金帶材。有名幾家公司是：安泰科技，青島云路，中置信，兆晶等。

【關鍵詞】噴嘴；氮化硼；數控機床；加工中心；改進

1 非晶帶材的生產工藝過程

生產非晶合金帶材采用的是“液態”放熱變“固態”的物理現象原理。現將鋼鐵和合金元素在中頻電爐中熔化，經過爐底部吹氬氣去渣除沫等工藝手段，得到純凈的鋼水再把液態鋼倒進中間包里，中間包有加熱恒溫功能。高溫鋼水在中間包通過塞桿機構把鋼水放進噴嘴包，噴嘴包里有自動液位漂浮機構，漂浮的升降傳遞給塞桿機構控制系統，從而控制噴嘴包鋼水的容量。鋼水經過噴嘴包的噴嘴流槽，噴射到高速旋轉的冷卻銅輥上。鋼水以每秒百萬度的速度迅速冷卻，即用千分之一秒的時間將1350℃的鋼水降到200℃以下，形成非晶無序結構的帶材。因此噴嘴在噴帶過程中起到特別關鍵的作用，噴嘴質量的好壞對帶材的質量影響很大。噴嘴流槽寬側噴出的帶材厚，噴嘴流槽不平直側噴出的帶材厚薄不一，采容易斷帶、不易卷帶。所以我下面著重闡述噴嘴的加工

2 噴嘴示意圖

圖1

3 噴嘴加工工藝及流程分析

3.1 噴嘴主要尺寸描述

如圖所示：（1）外形尺寸 長184mm×寬35mm×高31.25mm

（2）鋼水流槽口 長142mm×寬0.03mm×高4mm （142mm平直度0.01，0.03mm尺寸精度≤0.005mm， 光潔度Ra0.8 ，測量儀器：光學檢測儀）

（3）兩道保溫噴火口 長148mm×寬0.05mm×高4.62mm（傾斜30°）

（4）鋼水熔池 長160mm×寬16mm×高10mm

（5）3只開槽通孔φ6mm×176mm，兩端沉孔φ8mm×10mm

（6）鋼水熔池與鋼水噴口的貫通是通過鉆13-φ8mm的通孔

3.2 坯料描述

方坯：厚35mm×長184mm×寬184mm（可加工5件成品）

3.3 材質

氮化硼（BN）。物理特性：熔點3000℃，密度為2.25，壓縮強度為170MPa。質地非常堅硬、硬度僅次金剛石，超硬材料。工業上常用于制作切削刀具、刀片、鉆頭、磨具和切割工具等，冶金上常用于連續鑄鋼的分離環，非晶態鐵的流槽口。

3.4 噴嘴加工工序流程：

毛坯→銑上平面及外形（立銑）→切割分塊（臥銑）→翻身銑底平面及外形（立銑）→鉆孔（鉆床）→銑鋼水容池（立銑）→切0.3mm*142mm的噴帶槽口（臥銑） 精銑上平面及外形（臥銑）→切0.4mm*148mm的火帶槽口（臥銑）→修噴口（人工）→檢驗（合格）→入庫

3.5 現有機床加工設備的分析：

XK6132數控萬能升降臺銑床壹臺，Z525立式鉆床壹臺。

從目前的加工設備能力、綜合以上各加工工序流程來看、得出以下結論：

（1）從工序來講充分利用了XK6132數控機床（立臥銑不停的在輪流工作），適合單件生產。

（2）大批量生產不能用統籌的方法：不能在同工序生產周期之內跨步生產、即不能在相同的加工時間內或稍長點時間、能同時加工出幾件成品出來（產品加工的時間周期可以按上面幾道工序中最長的工序時間來計算。批量投產，按流水線用統籌的穿插方法來組織生產，加工一道工序的時間可以同時加工幾道工序的工作量，從而節省大量的加工時間、提高操作工的勞動強度和加工效率）。

（3）從產品加工的精度來講：

a.XK6132數控萬能升降臺銑床是在原X6132系列萬能升降臺銑床的基礎上跟換滾珠絲桿、改裝伺服電機驅動系統而升級設計的數控機床，采（下轉第136頁）（上接第129頁）用原有的床身，導軌，工作臺面。變速機構仍然是原機床的18級齒輪變速。從而可知是開環系統而不是閉環系統、也不是無級變速，相對來講沒有自動清零系統尺寸精度不是很高，傳動不是很平穩。

b.主軸轉速各廠家不一，我公司采購的是沈陽機床廠生產的XK6132型機床。主軸轉速為30～1500r/min，進給速度5～1000mm/min。

c.工作臺行走定位精度0.035mm。

d.工作臺往返重復定位精度0.02mm。

因此得出XK6132數控萬能升降臺銑床，加工噴嘴外形不成問題，但加工出的“噴嘴流槽口”達不到在142mm長，寬0.3mm的誤差≤0.005mm的高精度、高標準要求；XK6132數控萬能升降臺銑床的定位精度0.035mm/300mm、重復定位精度為0.02mm；從產業的長期發展來看該機床不適合加工高精度的噴嘴流槽口，應改為臥式加工中心加工TC430L或TC550L（國產臥加定位精度0.01 mm、重復定位精度為0.006mm）。

（4）TC550L臥式加工中心，加工的系統性能：

a.加工精度高：位置閉環控制芯片以高性能及高精度的位置檢測光柵或磁柵，實現高精度、高速度的閉環位置控制。誤差可通過閉環記意系統進行誤差補償，加工轉彎面時能自動調節進給速度倍率。從而使過渡面圓滑過渡，光潔平整。

b.加工轉速高：主軸轉速可達8000r/min、線速度60m/min，進給速度可達5500r/min、線速度40m/min。高速的切削運動、加工出高效的產品，高超的光潔度。從而節能增效！

3.6 改進的方案措施：

（1） 根據目前公司的生產節奏（一條噴帶生產線、三班制，每班按消耗2件噴嘴計算，三班共需6件噴嘴）。

（2）機床合理配置：原有的一臺數控XK6132數控萬能升降臺銑床用立銑頭（銑噴嘴的外形尺寸）→一臺臥式銑床（切料）→一臺立式鉆床（鉆孔）→一臺臥式加工中心（切縫）。可以按流水線來組織生產。

（3）機床操作工配置：2名操作工互配操作（從機加工車間安全的角度來考慮：每車間、每班至少安排2人上班，否則不安全文明生產、不能處理特發應急事情）。

（4）產出數量：初步估計一班（8小時）可以平均生產8到9件合格產品出來。

（5）改進的方案措施：再采購一臺數控立式銑床和一臺臥式加工中心。

以上分析報告及改進的方案措施、是本人在《騰元軟磁有限公司》生產一線近期的研究報告。由于本人知識面的深廣度，有不道之處懇請公司各位領導、專家指點，通過大家的指點和幫助使公司生產出“高效、高精度”的優質噴嘴出來！使公司帶材有質的飛躍！endprint