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        探究金屬材料在生產(chǎn)設(shè)備中的應(yīng)用

        2019-06-12 11:51:16劉彥博李冰黃海強(qiáng)
        中小企業(yè)管理與科技 2019年12期
        關(guān)鍵詞:砂料噴砂噴槍

        劉彥博,李冰,黃海強(qiáng)

        (珠海醇逸科技有限公司,廣東 珠海519100)

        1 引言

        能源、材料和信息,這三者被統(tǒng)稱為人類社會(huì)進(jìn)步以及發(fā)展的三大支柱產(chǎn)業(yè),其中研究應(yīng)用最廣,時(shí)間最長(zhǎng)的就是金屬材料。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,金屬材料在現(xiàn)代化工業(yè)中得到了全面推廣與應(yīng)用,在金屬材料的使用過(guò)程中,既要熟悉了解金屬材料的機(jī)械性能及其他功能,也要考慮實(shí)際生產(chǎn)加工的可行性等問(wèn)題。本公司通過(guò)研究金屬材料的性能優(yōu)勢(shì),利用科學(xué)技術(shù)將金屬材料應(yīng)用于產(chǎn)品之中,并盡可能地發(fā)揮其性能,以達(dá)到客戶的產(chǎn)品視覺(jué)要求。

        2 金屬材料在工程生產(chǎn)中的應(yīng)用

        2.1 金屬材料的性能

        金屬材料指具有光澤、延展性、容易導(dǎo)電、傳熱等性質(zhì)的材料,一般分為黑色金屬和有色金屬兩種。黑色金屬包括鐵、鉻、錳等,其中鋼鐵是基本的結(jié)構(gòu)材料,稱為“工業(yè)的骨骼”。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,各種新型化學(xué)材料和新型非金屬材料的廣泛應(yīng)用,使鋼鐵的代用品不斷增多,對(duì)鋼鐵的需求量相對(duì)下降。但迄今為止,鋼鐵在工業(yè)原材料構(gòu)成中的主導(dǎo)地位還是難以取代的。一般來(lái)說(shuō),在金屬材料的加工過(guò)程中,其結(jié)構(gòu)組織會(huì)受到一定的影響而發(fā)生改變。因此,研究分析金屬材料的特性,對(duì)利用金屬材料進(jìn)行加工具有至關(guān)重要的作用。

        金屬材料的性能決定著材料的適用范圍及應(yīng)用的合理性。金屬材料的性能主要分為四個(gè)方面,即:機(jī)械性能、化學(xué)性能、物理性能、工藝性能。

        ①機(jī)械性能。金屬在一定溫度條件下承受外力(載荷)作用時(shí),抵抗變形和斷裂的能力稱為金屬材料的機(jī)械性能(也稱為力學(xué)性能)。②化學(xué)性能。金屬與其他物質(zhì)引起化學(xué)反應(yīng)的特性稱為金屬的化學(xué)性能。在金屬的化學(xué)性能中,特別是抗蝕性對(duì)金屬的腐蝕疲勞損傷有著重要作用。③物理性能。金屬的物理性能主要包括密度(比重)、熔點(diǎn)、熱膨脹性系數(shù)、磁性能等。④工藝性能。金屬對(duì)各種加工工藝方法所表現(xiàn)出來(lái)的適應(yīng)性稱為工藝性能,主要有以下四個(gè)方面:切削加工性能;可鍛性;可鑄性;可焊性。

        2.2 金屬材料生產(chǎn)設(shè)備中的應(yīng)用

        2.2.1 噴砂機(jī)金屬殼體的金屬材料應(yīng)用

        根據(jù)生產(chǎn)產(chǎn)品的雕刻工序和工藝需求,配備噴砂機(jī)以提高生產(chǎn)效率,噴砂機(jī)金屬殼體的選擇尤為重要。根據(jù)殼體的金屬材料硬度要求,殼體應(yīng)具有一定的剛性及耐磨性,只有具備此性能,才能保障噴砂機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中,除了能夠支撐各種傳動(dòng)裝置,還能夠?qū)Ω咚賴娚涞纳傲暇哂心蜎_擊性。

        如果因不了解金屬材料的性能,選擇不能滿足生產(chǎn)工藝特點(diǎn)的殼體材質(zhì),可能會(huì)出現(xiàn)不同部位的鋼板因受到砂料不一致的沖擊力,造成鋼板厚薄不一,殼體穿孔漏砂,各裝置結(jié)構(gòu)間出現(xiàn)位移等問(wèn)題,最終導(dǎo)致設(shè)備異響、磨損嚴(yán)重,增加設(shè)備的報(bào)廢率。因此,選擇的金屬材料殼體是性能優(yōu)秀的T10A碳鋼。T10A 碳鋼是一種通用的低淬透性模具鋼、高級(jí)工具鋼,其優(yōu)點(diǎn)是可塑性強(qiáng)、可加工性能優(yōu)良,性價(jià)比較高,市場(chǎng)上貨源供給充足,質(zhì)量穩(wěn)定。但是T10A 碳鋼中含有碳的含量為0.1%,因而合金元素較少,所以回火抗力低,因而其承載能力較低。同時(shí),它也因此具有淬火變形大、淬透性較差的缺點(diǎn),如進(jìn)行低碳低溫淬火,可使其獲得較高的耐磨性和強(qiáng)韌性,可預(yù)防和減少變形和開裂等現(xiàn)象。

        2.2.2 噴砂機(jī)噴槍的金屬材料應(yīng)用

        噴砂槍主要分為加壓式砂槍和負(fù)壓式噴砂槍,依生產(chǎn)工序故采用用的是負(fù)壓式噴砂槍。負(fù)壓式噴砂槍主要由噴砂槍腔體、槍嘴、進(jìn)氣管和進(jìn)砂管組成。其原理是高速流動(dòng)的氣體經(jīng)過(guò)腔體,形成負(fù)壓,從進(jìn)砂管吸入砂料后在腔體內(nèi)混合,形成穩(wěn)定的氣砂混合體,再經(jīng)槍嘴噴出。根據(jù)噴砂槍的特殊性要求,噴砂槍的腔體應(yīng)具備耐磨性,槍嘴應(yīng)具備耐用性。故生產(chǎn)所需噴砂槍的腔體及進(jìn)氣、進(jìn)砂接口均采用優(yōu)質(zhì)的耐磨碳鋼。

        由于進(jìn)氣的壓力處于0.05~0.7MP 之間調(diào)節(jié),因此砂料的流動(dòng)摩擦極易造成噴槍嘴的損壞,最常見(jiàn)的問(wèn)題是由于砂料的頻繁流動(dòng)摩擦,導(dǎo)致噴砂嘴的口徑變大,從而降低了噴砂的效率。為此,經(jīng)過(guò)對(duì)諸多金屬材料性能的不斷分析研究,以及反復(fù)大量的實(shí)踐,從碳化硼、合金鋼、碳化鎢、鐵等金屬材料中,優(yōu)選出碳化硼,作為最耐用的噴砂嘴。

        2.2.3 金屬噴砂槍的金屬材料應(yīng)用

        常用的噴砂槍由噴槍腔體與噴嘴組成,常規(guī)的噴砂嘴主要是用鑄鐵件、陶瓷件或合金件制成,其中以合金制件較為普遍。當(dāng)采用由噴管與噴嘴組合的噴射方法時(shí)(如圖1 所示),因壓縮空氣的進(jìn)入導(dǎo)致腔體的壓力突然變大,氣體會(huì)產(chǎn)生渦流從而導(dǎo)致噴砂效果的不理想,且對(duì)噴砂嘴的沖擊損耗較大。為了優(yōu)化氣體及砂體混合后的噴射方式,因而采用由噴槍腔體與噴嘴組合的噴射方法,效果較之前的相比,結(jié)構(gòu)更為合理,可以達(dá)到延長(zhǎng)噴嘴使用壽命的目的。

        經(jīng)過(guò)改良后的噴槍工作原理(如圖2),在砂流恒定的條件下,噴槍內(nèi)的氣體壓力逐漸增大,噴嘴采用由硬質(zhì)合金制成的金屬材料,噴槍和槍內(nèi)膠襯無(wú)需經(jīng)常更換,使用壽命也大為延長(zhǎng)。

        圖2 中l(wèi) 與d1和d2有關(guān)。d1為16~51mm,d2為6~16mm時(shí),l 一般控制在100~200mm,噴嘴長(zhǎng)度應(yīng)控制在10~35mm為宜。噴管用噴砂耐壓膠管,工作壓力P≥1MPa,夾布層數(shù)為≥3 層。膠襯亦采用噴砂耐壓膠,工作壓力因與夾布層數(shù)和噴管相同,不同之處應(yīng)根據(jù)噴槍內(nèi)錐孔定制。因噴槍和噴管的配合為插入方式,膠襯外徑原則上應(yīng)稍小一些。外殼與噴管的配合尺寸以套緊為原則,外殼插入噴管部分的0≤d1≤0.05mm。當(dāng)卸扣夾緊后,才能保證工作時(shí)噴槍出砂穩(wěn)定且噴槍不會(huì)從噴管中脫出。

        金屬材料是材料工業(yè)發(fā)展的前提和先行者,它的發(fā)展在很大程度上決定著新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展進(jìn)程,即使對(duì)于傳統(tǒng)的制造業(yè),其技術(shù)的改進(jìn)也需要結(jié)合金屬材料來(lái)完成。

        圖1 改進(jìn)前的噴槍原理圖

        圖2 改良后的噴槍工作原理

        3 結(jié)語(yǔ)

        在生產(chǎn)加工過(guò)程中,分析并把握金屬材料特殊性質(zhì),選擇適合企業(yè)生產(chǎn)需要的特性材料,充分利用和發(fā)揮金屬材料效能,促使其性能得到最大發(fā)揮,進(jìn)而提高加工工藝,提升生產(chǎn)效率,對(duì)公司科技創(chuàng)新具有非常重要的作用。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,設(shè)備的不斷提升,以及工藝手段的不斷提高和完善,金屬材料在產(chǎn)品生產(chǎn)制造中的應(yīng)用將會(huì)有更多的領(lǐng)域和發(fā)展空間,因此,探究金屬材料在生產(chǎn)設(shè)備中的應(yīng)用也更具有深遠(yuǎn)意義。

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