鐵鉻鋁纖維生產工藝參數的優化

陳利榮 宋彥博

摘 要：鐵鉻鋁纖維由于具有耐磨、耐蝕等特性，從而具有很廣的應用前景，但由于鐵鉻鋁的脆性，使鐵鉻鋁纖維的制作工藝受到限制。文章根據實驗，提出適宜振動切削鐵鉻鋁纖維的工藝參數。

關鍵詞：振動切削；鐵鉻鋁纖維；工藝參數

中圖分類號：TQ343+.2 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）24-0095-03

Abstract： Fe-Cr-Al fiber has a wide application prospect because of its wear-resistance and corrosion resistance. However， due to the brittleness of Fe-Cr-Al fiber， the fabrication process of Fe-Cr-Al fiber is limited. According to the experiment， the technological parameters for vibration cutting of Fe-Cr-Al fiber are put forward in this paper.

Keywords： vibration cutting； iron-chromium-aluminum fiber； process parameters

1 概述

目前以金屬纖維為增強材料或填充材料制成的各種復合材料，其應用領域十分廣泛，如導電塑料、屏蔽材料、隱形材料、吸聲材料及耐磨材料等[1-6]。其中鐵鉻鋁纖維由于具有耐磨、耐蝕等特性，從而具有更廣的應用前景。但由于鐵鉻鋁的脆性，使鐵鉻鋁纖維的制作工藝受到限制。我們通過調整摸索工藝參數，采用振動切削的方法，成功穩定地生產出鐵鉻鋁纖維，其長度為10～25mm，直徑為22？滋m-70？滋m之間，本文就振動切削鐵鉻鋁纖維的切削工藝參數進行探討。

2 實驗原理

鐵鉻鋁纖維振動切削原理[7-8]如圖1所示，工藝流程為：修模刀具→振動切削→清洗→烘干→包裝。

采用的原料是規格為φ100×200的鐵鉻鋁棒。

3 工藝研究

3.1 刀具幾何角度

振動切削產生纖維的條件是振動位移δx與進給量f的關系應滿足δx≥4.8f，式中：δx-振動位移（μm）；f-每轉進給量（μm），要滿足這關系式，一是盡量選取小進給量，二是增大振動位移δx（δx為振幅的2倍）。刀具幾何角度中，對振動位移影響較大的是前角及后角。圖2為前角對振動位移的影響，圖3為后角對振動位移的影響，由圖可見，為增大振動位移，應取較小前角和較大后角。

3.2 切削速度和進給量

振動切削制作纖維時，切削深度由所需纖維的長短而定，切削用量中對振動參數的影響主要是切削速度和進給量。振動切削時是否能切出纖維，與刀具系統的固有頻率、切削速度、進給量有關，對于一定的彈性刀桿，其固有頻率一定，則切削速度及進給量只能在一定的范圍內才能切出纖維。

圖4是本文刀具切削鐵鉻鋁時形成纖維的對應的切削速度和進給量的范圍。圖中有剖面線陰影部份即為纖維形成區域，由圖可見本文刀具形成纖維的切削速度為70～180m/min，進給量為2～18μm/r，為提高生產率，切削速度可取90～130m/min，根據切削纖維直徑選擇不同的進給量。圖5為進給量與纖維直徑的關系。

3.3 鐵鉻鋁纖維的清洗工藝

為了保證洗凈質量的情況下，節能節水、節省勞動強度，我們按照不同工藝對纖維進行了清洗，然后檢測了纖維的含碳量，按照碳含量≤0.03%判定清洗合格，否則不合格。實驗條件為：容器1m3，實驗用纖維重量50公斤，具體情況如表1所示。

從表1看出，采用方案7，既可節省勞動強度，又可以節水節電，得出的清洗工藝為：在1m3的容器中加入1000升清水和300ml清洗劑，生產切削纖維50kg，將這50kg纖維按照方案7的清洗工藝清洗可以達到理想的清洗效果。

3.4 切削金屬纖維檢測方法的選擇

3.4.1 絲徑檢測

纖維直徑是體現纖維的主要指標，纖維的粗細直接影響金屬纖維氈的過濾精度、透氣度及材料的強度，絲徑對鐵鉻鋁制造的燃燒器透氣度及熱能的利用都有直接影響。

通常所用的絲徑檢測方法有：直接測量法、投影法、金相法和稱重法等。

3.4.2 纖維橫斷面形貌檢測

切削金屬纖維加工方法比較特殊，從而導致纖維的橫斷面與拉拔金屬纖維不同，切削纖維橫斷面為不規則形狀，如圖6所示。由圖6可以看出，切削纖維的截面形狀極其不規則，有三角形、梯形、矩形等形狀，而這些圓度大小不一的纖維將對后續產品，如纖維氈的透氣度產生較大影響，進而對終端產品（如全預混表面燃燒器）火焰的均勻性產生較大影響。纖維橫截面形狀主要取決于切削層形狀和切削變形量，因此，為了保證纖維的質量，要求單根纖維橫斷面的最長和最短直徑比小于2，使切削纖維圓度盡量接近拉拔纖維的圓度，更好的滿足使用要求。任取某一時間段，對切削鐵鉻鋁纖維絲徑圓度進行檢測，檢測結果如表2所示。

由表2可以看出，調整好設備的參數，使各參數匹配好，就可以生產出更優的產品。

4 結束語

隨著市場經濟的快速增長，切削纖維的使用范圍也逐漸增大，本文著重對切削纖維生產過程中刀具角度的變化、切削速度與進給量之間關系進行闡述，以及后續清洗工藝對產品質量的影響進行了研究，只有更好地了解切削纖維生產過程之間的關系，才能生產出圓度更好的產品，滿足市場的需求。

參考文獻：

[1]劉古田.金屬纖維綜述[J].稀有金屬材料與工程，1994：7-15.

[2]周澤華.金屬切削原理[M].上海：科學技術出版社，1993：30-72.

[3]慶華.振動切削鑄鐵纖維的工藝參數[J].昆明理工大學學報，2001，26（1）：34-36.

[4]嚴灝景.纖維材料導論[M].北京：紡織工業出版社，1990：328-330.

[5]奚正平，湯慧萍.燒結金屬多孔材料[M].冶金工業出版社，2009：217-218.

[6]湯慧萍，王建忠.金屬纖維多孔材料孔結構及性能[M].冶金工業出版社，2016：1-4.

[7]李加中.金屬纖維的性能及應用[J].制造技術與機床，1994（1）：48-50，

[8]李加中.金屬纖維加工[J].制造技術與機床，1994（2）：45-48.