低熔点合金在薄壁零件加工中的应用- 学兔兔 www.bzfxw.com .pdf

T 。 I 工 艺 低熔 点合 、 H 拦目 主持 赵 宇龙 金在薄壁零件加工中的应用 西安航空动力控制公司 ( 陕西7 1 0 0 7 7 ) 赵兴龙李春廖晓文徐敏 1 零件分析 所要加T 的活 门壳体 零 件如 图 1所 示 ，材 料 1 C r l 7 N i 2 ，零件最 大尺寸 4 1 5 mm1 0 3 m m、硬 度 2 83 5 H R C；批量 1 0 0件 月；要求零件加丁后表 面 粗糙度值 R =1 6 lx m，4 f b 孑 L 壁表 面粗糙 度 R ： 3 2 Ix m，零件壁厚 1 6 ram，属于典型的薄壁类零件。 0 量 2 7 O O 5 8 O 5 0 0 5 +I 豆 愚 一 丽 I l l0 0 0 2 I l IO IO O O 2 l l I1 0 0 0 1 1A 譬 ： 吝 曼 8 0 图 1 件 图 1所示的零件 ，钻削 西1 5 n l n l 2 5 2个小孔不 产生变形并去除孑 L 口毛刺 ，是零件加 T的的难点之 一 。曾使用振动光饰机 ，通 过零件与磨料发生摩擦 来去除毛刺 ，经过多次试验 ，均未达到产品 的质量 要求 ；也曾使用 人T刮 削的方 法去除毛刺，但 由于 人为因素影 响较大 ，零件变形 也无法 避免，效果不 理想。而采用低熔点合金( 或其他低熔点非金属材 料混合物) ，类似铸造原理 ，在零件空腔内加注熔化 的合金 ，使零件成 为实 心刚性 体，零件 的装夹定位 及加T就会变得很容易 。由于零件刚性提高 ，又有 合理的装夹定位基准面 ，零件的变形就得到了控制， 并且零件 与低熔点合金在加T 时，不存存间隙。低 熔点合金在加热熔化后 ，灌注到零件 内腔 中，低熔 2 8 磊 籼 工 点合金冷却凝 固后 ，进行钻 孔加丁，孑 L 口的进 m 口 处只会产生锐边而小会产生毛刺，后续通过光饰加 _ r 就可以保证产 品的质量 ，大大提高零件 的加 一 1 精 度 。加 丁完毕 ，加热使低熔点合金熔化 ，m于 温度 低 ，不会影响零件的材料状态 ，也不会引起零件 的 变形 ，零件不损伤，得到高精度的复杂薄壁零件。 2 工艺研究 钻削加T是利用 刀具旋转进行切 削加 T，在钻 头进入和脱离 T件 的时候都伴随着刀 刃不断的进 f 变化。在通孑 L 钻削时 ，由于 T件底部 支撑 强度的减 少 ，底部材料发生强烈 的塑性变形 ，随着钻头的进 给，部分材料被顶 ，而不是 随着钻 的螺旋槽排 m，部分切屑残 留在T件上 ，最终 形成了钻削 切 I 毛刺 。在活门壳体零件 的钻孑 L 加 T中，先将零件 内、 外形车削加 T完毕，将 已选 定的按 成分配制好的低 熔点合金加热至熔融态 ，灌注到壳体 内膛 巾，待低 熔点合金冷却凝同后 ，再进行进行零件 的钻削加T， 加丁完毕后熔去低熔 点合金 ，小孔 口处小会冉产 生残 留毛刺 ，直接进行 光饰加 T，就可以尺寸和形 位精度的检测 ，并且低熔点合金 回收后可循环使用 。 活门壳体g 1 I T艺流程如 2所示 、 低熔点合金入 口 加工流程 l 卜 j I j I j lll 1 寸 什十 封堵堵头 备 料H车 削 加 工 H 铣 削 加 工 t 厂 l灌 注 低 熔 点 合 金 l l I 回 收低 熔点合 金I 钻孔加 工 I 熔去低熔 金 表面处理 I 检验、入库 罔2 活门壳体加下T艺流程 在小孑 L 钻削前 ，用专用堵头将零件下端封堵住 ， 将固体的低熔合金放人铁 盒或坩埚 中，再慢 慢将其 融化 ，然后顺着零件的上端面人 口将 液化的低熔点 合金注入 到钻孔 区域 ，待低熔点合 金冷却 固化后 ， 然后进行钻小孔操作 ，小孔加工完毕 ，将零 件放入 装中开水的水盆中，取 除堵头，将低熔点合金倒 出， 完成一个零件从灌注到 I , L 加工 的全过程。整批零 件加工完成后 ，对低熔点合金 回收，以便下回使用。 3 低熔点合金的特性与配制 在零件的机械加工过程 中，采用水 基乳 化液进 行冷却 ， 使得零件加工部位得到 了充分 的冷却 ，但 由于是多孑 L 加lT，热量不容易及 时散发 出来通过 测量可知 ，钻孔 加工后产生的温度可 以控制在 6 0 以下 ，为了保证低熔点合金在工件加 工过程中不熔 化 ，要求所选择的低熔点合金不低于 6 0 C；在零件 加T完毕后 ，去 除辅助灌 注的低熔点合 金时，为 了 不改变零件材料的性能状态，所选 用的低熔 点合金 的熔点要低于零件本身材料的退火温度 ，所 以选择 的低熔点合金的熔点要远低于 3 0 0 ；考虑到加热设 备与操作方便 ，认为文 中所示零件加工时灌注 的低 熔点合金的熔点应选择 7 01 2 0 比较理想。 ( 1 )低熔点合金的特性熔点低于 2 3 2 C ( 锡的 熔点)的合金 ，又称低熔点合金 ，低熔点合金熔点 有 4 7 、6 4 、7 0 、9 2 o C、1 0 2 、1 2 0 o C、1 3 8 、 1 4 4 、1 8 0 等多种选择。低熔点合金主要是由低熔 点金属铋 ( B i ) 、铅 ( P b ) 、锡 ( S n ) 、铟 ( I n ) 、镉 ( c d )以及锌 ( z n )等元素构成 的二元系或多元系 合金。铅 的熔点为 3 2 7 C，铋 的熔点为 2 7 1 ，锡 的 熔点 为 2 3 2 ，锌 的熔 点 为 4 1 9 ( 2，镉 的熔 点 为 3 2 1 ，铟的熔点为 1 5 6 o C。其 中以铋 ( B i )金属元 素为主要金属组成的低熔 点合金具有热缩冷胀 的特 性 ；以铟 ( I n )金属元素为主要金属组成 的低熔点 合金具有热胀冷缩 性质 ；而 以铋 ( B i ) 、铅( P b ) 、 锡 ( S n ) 、镉 ( C d )按 不 同重量 比组合 而成的低熔 点合金 ，加热熔化后具有 良好的流动性 ，并且熔点 可通过重量 比的不同在 5 0 1 0 0 C中选择 ，可采用水 浴法或 者 油浴法 将其 熔化 ，在 室温条 件下 强 度为 3 0 M P a ，延伸率 3 ，硬度为 2 5 H B S 。 ( 2 )低熔点合金的配制 根据文中零件材料及 加热设备与操作 方法 的简便 ，选 择 以铋 ( B i ) 、铅 T 岬 l 工 艺 ( P b ) 、锡 ( S n ) 、镉 ( C d )按不 同重量 比组合 而成 的低熔点合金 ，并要求熔点在 7 0 C以上，加 工完毕 后采用水浴化熔化 ，因而要求熔点在 9 6 以下 ，在 此温度低熔点合金 的配制经过试验可得到如 附表所 示的配方。 7 0 9 6 低熔点合金的配方表 序 化学成分 ( 质量 分数 ) ： ) 凝固温度 ( ) 号 镉 ( C d ) 锡 ( s n ) 铅 ( P h ) 铋 ( B i ) 开始 终结 1 无 l 8 7 5 3 1 2 5 余量 9 5 8 9 5 8 2 8 1 5 无 4 0 2 余量 9 1 5 9 1 _ 5 3 9 5 0 2 0 1 3 5 5 余量 9 5 0 8 0 0 4 1 O 1 l 3 1 3 2 7 2 7 余量 7 1 0 7 1 O 在低熔点合金的的配制过程 中 应严格按 附表 执行 ，在铁盒或坩埚 中熔化原料 ，先放人熔点较高 的金属，待熔化后再依 金属 的熔点 由高到低依次加 入 ，铁盒或坩埚不得有油污和锈蚀 ，原料熔化 时用 铁棒不断搅拌 ，将金属氧化物 、杂质清理干净 ；也 可将配制好的低熔点合金按 图 2直接放人到零件中， 加热至熔点温度 ，但应控制温度 ，避免过热 。在低 熔点合金 的使用和 回收过程 中，应避免污染 ，及 时 清理合金液中的金属屑，一般随着灌注次数的增加， 低熔点合金循环使 用超过 3次 以后 ，低熔 点合金 中 一 些合金成分就会发生损耗 ，造成合 金成分组成发 生改变 ，从而引起低熔点合金熔点变化。因此需要 定期对低熔点合金成分及熔点进行检测 ，对一些结 构复杂的零件 ，低熔点合金只允许一次性使用。 4 结语 通过上述切削试验结果及分析 ，得到如下结论 ： ( 1 ) 利用 铋( B i ) 、铅( P b ) 、锡( s n ) 、镉 ( c d )等熔点较低的金属元素 ，可以配制出多种熔点 的合金。改变低熔点合金 的各成分 的配比，既可以 改变合金的熔点。 ( 2 )用低熔点合金作 为灌 注填充料 ，提 高了薄 壁活门壳体 的刚性 ，方便容易地去除了零 件钻孔后 产生的毛刺 ，低熔点合金 常温性 能稳定 ，可以很好 地控制尺寸变化 ， 有效解决壳体薄壁易变形问题 。 ( 3 )对于薄壁精密复杂件 的加工 ，采用低熔点 合金作填充物 ，可 以很好 的控制加工变形，提高零 件的工艺性。MW ( 收稿 日期 ：2 0 1 3 0 7 2 7 ) 参 磊 冷 加 意