• 江苏省机械工程学会五大科技奖项火热申报中--

    械工程科技成就奖、机械设计与创新奖、绿色制造科技进步奖、

    杰出机械制造工匠奖、卓越机械工程师奖

    (详见“通知公告”栏)

  • 江苏省机械工程学会迁址公告

      江苏省机械工程学会自2020年9月25日起,搬迁至南京市鼓楼区中央路399号天正国际5号楼623室办公;邮政编码:210037;电话号码不变。因搬迁给您带来的不便敬请谅解。特此公告。        

    学术科普

    当前位置: 首 页 >学术科普>

    完善的研磨和精加工流程你知道吗?

    时间:2020/10/16 10:32:26    浏览次数:47    字体:   

    通常,研磨和精加工需要手动进行,因此需要技巧和经验。考虑到所有已经体现在工件中的价值,精加工中出现的错误代价可能会比较大。添加昂贵的、对热敏感的材料(例如不锈钢),返工和报废安装的成本甚至更高。加上诸如污染和钝化失效之类的复杂因素,曾经赚钱的不锈钢工作可能会导致亏损。


      制造商如何防止所有这些情况的发生呢?他们可以通过发展磨削和精加工知识,每道工序所在的意义,以及是如何影响不锈钢工件的。


      磨削与精加工


      它们不是同义词。实际上,每道工序都有不同的目标。研磨去除毛刺和多余的焊接金属之类的材料,而精加工则对金属表面进行精加工。考虑到那些使用大砂轮进行磨削的人会迅速去除很多金属,从而留下非常深的划痕,这是可以理解的。但是在磨削中,划痕只是后遗症;目标是快速去除材料,尤其是在使用对热敏感的金属(如不锈钢)时。


      随着操作人员从较大的砂砾开始逐步磨光,然后逐步磨细至较细的砂轮,非织造磨料,或者可能是毡布和抛光膏,以达到镜面效果。目标是达到一定的最终光洁度。每个步骤(较细的砂砾)都会去除上一步中较深的划痕,并用较小的划痕代替它们。


      由于磨削和精加工的目标不同,因此它们往往无法相互补充,而且如果使用了错误的耗材策略,则实际上可以相互抵消。为了去除多余的焊接金属,操作员使用砂轮并留下很深的划痕,然后将零件传递给修整器,后者必须花费大量时间来去除那些深的划痕。从磨削到精加工的这一顺序可能仍然是满足客户精加工要求的最有效方法。但同样,它们不是互补过程。


      考虑到可加工性设计的工件表面通常不需要磨削和精加工。只进行磨削的零件之所以这样做,是因为磨削是去除焊缝或其他材料的最快方法,并且砂轮留下的深划痕完全符合客户的要求。只需要精加工的零件的制造方式就不需要过多的材料去除。一个典型的例子是具有良好外观的钨极钨极氩弧焊的不锈钢零件,只需将其混合并与基础材料的表面光洁度相匹配即可。


      磨削方法


      具有低去除率砂轮的磨床在使用不锈钢时可能面临重大挑战。同样,过多的热量会导致发蓝并改变材料性能。目标是在整个过程中保持不锈钢尽可能冷。


      为此,对于应用程序和预算,选择具有最快去除率的砂轮将有帮助。带有氧化锆颗粒的砂轮比氧化铝砂轮的研磨速度快,但在大多数情况下,陶瓷砂轮的效果最佳。


      陶瓷颗粒极其坚硬而锋利,以独特的方式磨损。它们不会逐渐磨损,而是在逐渐断裂时保持其锐利的边缘。这意味着它们可以非常快速地清除材料,通常只需其他砂轮可以清除的时间的一小部分。它们非常适合不锈钢应用,因为它们可以快速去除大切屑,从而减少发热量和变形。


      管磨


      无论制造商选择哪种砂轮,都需要牢记污染的可能性。大多数制造商都知道,他们不能在碳钢和不锈钢上使用相同的砂轮。许多人将碳和不锈钢的研磨操作实际分开。即使是碳钢落在不锈工件上的微小火花也会引起污染问题。许多行业,例如制药和核工业,都要求消耗品被定为无污染物。这意味着用于不锈钢的砂轮必须几乎不含(少于0.1%)铁,硫和氯。


      打磨砂轮,他们需要电动工具。任何人都知道电动工具的好处,但实际情况是,电动工具及其砂轮可以作为一个系统工作。陶瓷轮的设计可与具有一定功率和扭矩的角向磨光机一起使用。尽管某些气动研磨机具有必要的规格,但大多数陶瓷轮研磨都是使用电动工具进行的。


      即使使用最先进的研磨剂,功率和扭矩不足的研磨机也会引起严重问题。动力和扭矩的不足会导致该工具在压力下显着降低,从而基本上阻止了车轮上的陶瓷颗粒执行其设计的目的:迅速清除大块金属屑,从而将较少的热量散发到轮毂中。材料。


      这可能会加剧恶性循环:磨床操作人员看到材料没有被清除,因此他们本能地更努力地推动,从而产生过多的热量和发蓝。他们最终用力推动,使车轮上釉,这使他们更加用力,并产生更多的热量,然后才意识到他们需要更换车轮。如果以这种方式在细管或薄板上加工,它们最终将直接穿透材料。


      当然,如果操作员没有经过适当的培训,即使使用最好的工具,也会发生这种恶性循环,尤其是在施加到工件上的压力方面。最佳实践是保持尽可能接近磨床的额定额定安培数。如果操作员使用的是10安培的磨床,他们应该用力按压,以使磨床消耗约10安培的电流。


      如果制造商加工大量昂贵的不锈钢,则使用电流表可以帮助标准化研磨操作。当然,实际上很少有操作会定期使用电流表,因此,下一个最好的选择是仔细听。如果操作员听到并感觉到RPM迅速下降,则可能是他们太用力了。


      听不到轻触(即压力太小)可能很困难,因此在这种情况下,可以帮助注意火花流。研磨不锈钢会产生比碳钢更深的火花,但仍应可见并以一致的方式从工作区域突出。如果操作员突然看到较少的火花,则可能是因为操作员未施加足够的压力或砂轮被打磨。


      操作人员还需要保持一致的工作角度。如果它们以接近平的角度(几乎平行于工件)接近工件,则有可能使大面积区域过热。如果它们以太高的角度(接近垂直方向)接近,则有将车轮边缘挖入金属的风险。如果使用27型砂轮,则应以20至30度的角度接近工件。如果他们使用29型车轮,则其工作角度应约为10度。


      通常使用28型(圆锥形)砂轮在平面上进行磨削,以在更宽的磨削路径上去除材料。这些圆锥形砂轮在较低的研磨角度(约5度)下也能最佳工作,因此有助于减轻操作员的疲劳度。


      这引入了另一个关键因素:选择正确的砂轮类型。27型车轮在金属表面上有一个接触点。28型车轮由于其圆锥形状而具有一条接触线。和Type 29车轮有接触表面。


      到目前为止,最常见的是Type 27轮毂,可以在许多应用中完成工作,但是其形状使其很难加工具有深轮廓和曲线的零件-例如,不锈钢管的焊接组件。29型车轮的轮廓形状使需要磨削弯曲和平坦表面组合的操作员更加容易。29型砂轮可通过增加表面接触面积来做到这一点,这意味着操作员无需在每个位置花费大量时间进行磨削-这是减少热量积聚的好策略。


      实际上,这在使用任何砂轮时都适用。磨削时,操作员切勿长时间呆在同一地方。假设操作员正在从几英尺长的鱼片上去除金属。他可以短暂地上下移动车轮,但这样做可能会使工件过热,因为他将车轮长时间保持在一个小区域内。为了减少热量输入,操作员可以沿一个方向在一个焊趾附近遍历整个焊缝,然后抬起工具(使工作时间冷却),并在另一个焊趾附近沿同一方向遍历工件。其他技术也可以使用,但是它们都有一个共同的特点:它们通过保持砂轮运动来避免过热。


      常用的“梳理”技术也有助于实现这一目标。假设操作员在平面位置打磨对接焊缝。为了减少热应力和过度挖掘,他避免沿接头推动砂轮机。取而代之的是,他从头开始,然后沿着关节拉动磨床。这也可以防止砂轮过多地进入物料。


      当然,如果操作员走得太慢,任何技术都会使金属过热。进行得太慢,操作员可能会使工件过热。进行得太快,研磨会花费很长时间。找到进给率最佳点通常是有经验的。但是,如果操作人员不熟悉这项工作,他们可以磨碎废料,以了解手头工件合适的进给速度的“感觉”。


      精加工策略


      当材料到达并离开精加工部门时,精加工策略围绕材料的表面状况进行。确定起点(按原样接受的表面条件)和终点(所需的表面处理),然后制定计划以找到这两个点之间的最佳路径。


      通常,最佳途径并非始于高腐蚀性磨料。这听起来可能违反直觉。毕竟,为什么不从粗砂开始以达到粗糙的表面,然后继续磨细呢?用细小的砂砾开始会效率极低吗?


      不一定,它又与完成的性质有关。随着每一步磨细,磨砂机将较深的划痕替换为较浅,较细的划痕。如果开始使用40粒度的砂纸或翻盖圆片,那么它们会在金属上留下深深的划痕。如果这些划痕使表面接近所需的光洁度,那就太好了;这就是为什么存在这些40粗磨耗材的原因。但是,如果客户要求使用4号表面处理剂(定向拉丝表面处理),则该40目磨料产生的深刮痕将需要很长时间才能清除。修整机将逐步减小各种粒度,或者花很长时间使用细粒度的磨料去除那些较大的划痕,并用较小的划痕代替。所有这些不仅效率低下,而且还会将过多的热量引入工件。


      当然,在粗糙的表面上使用细粒度的磨料可能会很慢,并且结合不良的技术会引入过多的热量。这是二合一或交错的襟翼盘可以提供帮助的地方。这些盘包括与表面调节材料结合的砂布。它们有效地使修整器去除了带有磨料的材料,同时还留下了更光滑的表面。


      进行最终修整的下一步可能涉及使用非织造材料,这说明了精整所独有的另一个特征:该过程最适合变速电动工具。转速为10,000 RPM的直角磨光机可能会与某些磨料一起工作,但是它将完全熔化某些非织造材料。因此,在开始使用非织造耗材进行整理步骤之前,整理器将速度降低到3,000至6,000 RPM。当然,确切的速度取决于应用程序和消耗品。例如,非织造鼓通常在3,000至4,000 RPM之间使用,而表面处理盘则在4,000至6,000 RPM之间使用。


      拥有合适的工具-变速研磨机,不同的精加工介质-并确定最佳步骤数,就可以提供一张图,从而揭示所接收材料与最终材料之间的最佳路径。确切的路径因应用程序而异,但是经验丰富的修整工会使用类似的修整技术将其推向下游。


      首先,他们花时间。如果发现薄的不锈钢工件变热,则在一个区域停止精加工,而在另一个区域开始精加工。或者它们可能同时在两个不同的工件上工作。他们先在一个工件上工作一点,然后在另一个工件上工作,使另一个工件有时间冷却。


      当抛光成镜面抛光时,修整器可能会与修整鼓或圆盘交叉打磨,并在与上一步骤垂直的方向上打磨。交叉打磨会突出显示需要混合以前的划痕图案的区域,但仍不能使表面达到8号镜面光洁度。为了产生所需的光泽效果,在去除所有划痕之后,需要一块毡布和一个抛光轮。


      为了获得正确的表面处理效果,制造商需要为表面处理者提供正确的工具,包括实际的工具和介质,以及通讯工具,例如为某些表面处理标准建立标准的示例。这些样本(在培训文档和销售资料中张贴在整理部门附近)有助于使所有人都在同一页面上。


      关于实际工具(包括电动工具和研磨介质),即使对于精加工部门中经验最丰富的员工,某些零件的几何形状也会带来挑战。这是专业工具可以提供帮助的地方。


      说操作员需要完成不锈钢薄壁管状组件。使用挡板或什至鼓会导致问题,产生过多的热量,有时甚至会在管子本身上形成平整的斑点。在这里,专为管子设计的砂光机可以提供帮助。皮带围绕着大部分管径缠绕,扩展了接触点,提高了效率,并减少了热量输入。就是说,像其他任何东西一样,修整器仍然需要保持砂带打磨机移动到不同的区域,以减轻过多的热量积聚并避免发蓝。


      其他专业修整工具也是如此。考虑为狭小空间设计的指环式砂光机。修整机可能会使用它以锐角羽化两张板之间的角焊缝。修整器无需垂直移动指带式砂光机(有点像刷牙),而是先沿着角焊缝的上脚趾,然后是底部脚趾水平移动它,同时确保手指式砂光机不会留在一个地方很长。


      钝化证明


      焊接,研磨和精加工不锈钢带来了另一种复杂情况:确保适当的钝化。在对材料表面进行所有这些干扰之后,是否还有任何残留的污染物可以阻止不锈钢的铬层在整个表面自然形成?制造商想要的最后一件事是生气的客户抱怨零件生锈或被污染。这是适当的清洁和可追溯性发挥作用的地方。


      电化学清洁可以帮助去除污染物以确保适当的钝化,但是何时应进行清洁?这取决于应用程序。如果制造商清洗不锈钢以促进完全钝化,则通常在焊接后立即这样做。不这样做将意味着精加工介质会从工件上拾取表面污染物并将其散布到其他地方。但是,对于某些关键应用,制造商可能会选择插入其他清洁步骤-甚至可能在不锈钢离开工厂地板之前测试是否进行了适当的钝化处理。


      假设制造商焊接了核工业的关键不锈钢部件。一位专业的钨极氩弧焊机铺设了外观完美的角钱接缝。但这又是一个关键的应用程序。精加工部门的员工使用连接到电化学清洁系统的刷子清洁焊接表面。然后,他使用无纺布研磨剂和饰面布使焊趾毛羽化,并使所有东西均匀刷涂。然后是带有电化学清洁系统的最终刷子。放置一两天后,使用手持式测试设备对零件进行钝化测试。结果记录在案并随工作一起保存,表明零件在离开工厂之前已被完全钝化。


      避免返工


      在大多数制造工厂中,对不锈钢进行钝化的研磨,精加工和清洁通常都发生在下游。实际上,通常在工作发布不久之前就执行了。


      一块未完美完工的零件会产生一些最昂贵的废品和返工费用,因此对于制造商而言,重新审视其研磨和精加工部门是有意义的。磨削和精加工的改进可以帮助缓解主要瓶颈,提高质量,消除麻烦,最重要的是可以提高客户满意度。