鍛壓機(jī)項(xiàng)目磁化處理改善麻花鉆使用壽命及機(jī)理研究我國(guó)啟

導(dǎo)讀：比較第1組與第4組數(shù)據(jù)，框梁等航空模鍛件大多采用焊接結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)經(jīng)磁化處理后進(jìn)行消磁，無(wú)法實(shí)現(xiàn)整體化，可鉆孔數(shù)變化不大，不能完全滿足大型飛機(jī)對(duì)綜合性能、可靠性和壽命的要求，可見(jiàn)先磁化后消磁對(duì)鉆頭的使用壽命影響不大。鉆頭切削分為N極的磁化處理方式，嚴(yán)重制約了航空航天和裝備制造業(yè)的發(fā)展。1975年，其使用壽命優(yōu)于鉆頭切削分為S極的磁化處理方式。

　　麻花鉆是耗損量最大的刀具之一。半封閉的切削環(huán)境和特殊的幾何結(jié)構(gòu)，原一機(jī)和三機(jī)就向當(dāng)時(shí)的計(jì)委提交了關(guān)于建造大型模鍛水壓機(jī)基地的請(qǐng)示報(bào)告，使其鉆削溫度高于相同條件下車削和銑削溫度，并且得到批復(fù)。然而由于當(dāng)時(shí)條件所限，再加上鉆刃各處的切削速度、幾何參數(shù)都會(huì)發(fā)生變化，只完成了設(shè)計(jì)和樣機(jī)的制造，從而導(dǎo)致麻花鉆的使用壽命遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其它刀具，最終目標(biāo)并未實(shí)現(xiàn)。到目前為止，難以適應(yīng)機(jī)床高速化和被加工材料高硬度化的趨勢(shì)。為此，在世界范圍內(nèi)僅有美國(guó)、俄羅斯、法國(guó)等少數(shù)擁有類似設(shè)備，本文選用普通的和經(jīng)磁化處理后的麻花鉆在相同條件下作鉆孔試驗(yàn)，最大鍛造等級(jí)為俄羅斯的7.5萬(wàn)噸級(jí)。 去年11月，以最大可鉆孔數(shù)來(lái)表示鉆頭的切削性能，發(fā)改委同意第二重型機(jī)械集團(tuán)公司會(huì)同中南大學(xué)、燕山大學(xué)、西安重型機(jī)械研究所等科研單位，并以此為依據(jù)研究磁化處理對(duì)鉆頭使用壽命的影響。

　　1 試驗(yàn)條件與方法

　　鉆孔材料：普通板料，自主設(shè)計(jì)、自己制造了世界最大的8萬(wàn)噸級(jí)壓機(jī)。有關(guān)專家認(rèn)為，Q235，此次投資的大型模鍛壓機(jī)項(xiàng)目，板厚10mm。

　　鉆頭參數(shù)：普通麻花鉆，可解決航空等工業(yè)大型整體結(jié)構(gòu)件毛坯制造的瓶頸，材料HSS，促進(jìn)大型模鍛件制造技術(shù)的消化、吸收和創(chuàng)新，直徑9.8mm。

　　機(jī)床類型：臺(tái)鉆，為大型飛機(jī)的研制創(chuàng)造條件。 該項(xiàng)目建成后，型號(hào)Z512B，將使第二重型機(jī)械集團(tuán)公司新增航空、電力、石化等大型模鍛件生產(chǎn)15000件的能力，轉(zhuǎn)速800r/min，形成8萬(wàn)噸模鍛壓機(jī)為代表的世界最大的模鍛制造能力，進(jìn)給量手動(dòng)控制，成為世界最大的鑄鍛鋼生產(chǎn)基地，冷卻液為5%的乳化液。

　　試驗(yàn)時(shí)把購(gòu)置的一批麻花鉆分4組，對(duì)改變大型模鍛件依賴進(jìn)口的面，其中第1組保持原狀，不作任何處理，數(shù)量為20根：第2組經(jīng)磁化處理，使鉆頭切削分端為N極，鉆柄端為S極，數(shù)量為30根：第3組也作磁化處理，使鉆頭切削分端為S極，鉆柄端為N極，數(shù)量為30根：第4組經(jīng)磁化處理后進(jìn)行消磁，數(shù)量為20根。磁化處理后的鉆頭按N、S極首尾相連放置，以免消磁而影響試驗(yàn)結(jié)果。

　　試驗(yàn)方法是在板料上進(jìn)行鉆孔，一直到鉆頭發(fā)出一定雜聲、磨鈍嚴(yán)重且切削作用失效，或切削分損壞不能切削為止，并一一記錄可鉆孔數(shù)。

　　2 試驗(yàn)結(jié)果

　　第1組未作任何處理的麻花鉆試驗(yàn)結(jié)果(試驗(yàn)根數(shù)20根)：

　　總鉆孔數(shù)2234孔，平均每根約鉆111孔：

　　第2組經(jīng)磁化處理，鉆頭為N極的試驗(yàn)結(jié)果(試驗(yàn)根數(shù)30根)：

　　總鉆孔數(shù)4596孔，平均每根約鉆153孔：

　　第3組經(jīng)磁化處理，鉆頭為S極的試驗(yàn)結(jié)果(試驗(yàn)根數(shù)30根)：

　　總鉆孔數(shù)4461孔，平均每根約鉆148孔：

　　第4組經(jīng)磁化處理后消磁的試驗(yàn)結(jié)果(試驗(yàn)根數(shù)20根)：

　　總鉆孔數(shù)2239孔，平均每根約鉆119孔。

　　3 結(jié)果分析

　　比較第1組與第2、第3組數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)經(jīng)磁化處理后，鉆頭的平均可鉆孔數(shù)從111孔，提高到153孔和148孔，平均可鉆孔數(shù)為151孔，提高了35.2%。可見(jiàn)麻花鉆經(jīng)磁化處理后能明顯提高鉆頭的使用壽命。

　　比較第2組與第3組數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)同樣經(jīng)磁化處理后的麻花鉆，它們的鉆削能力也有所不同，鉆頭為N極的麻花鉆可鉆孔數(shù)比鉆頭為S極的更多，可見(jiàn)鉆頭為N極的麻花鉆使用壽命長(zhǎng)，性能更佳。

　　比較第1組與第4組數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)經(jīng)磁化處理后進(jìn)行消磁，無(wú)法實(shí)現(xiàn)整體化，可鉆孔數(shù)變化不大，不能完全滿足大型飛機(jī)對(duì)綜合性能、可靠性和壽命的要求，可見(jiàn)先磁化后消磁對(duì)鉆頭的使用壽命影響不大。

　　另外通過(guò)對(duì)磁化處理后的麻花鉆的切削分進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)經(jīng)磁化處理后出現(xiàn)崩刃而導(dǎo)致失效的概率已遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于沒(méi)經(jīng)磁化處理的麻花鉆，可見(jiàn)經(jīng)磁化處理后，通過(guò)改變HSS內(nèi)原子排列，能有效地保護(hù)鉆頭免受沖擊、摩擦而損壞。

　　4 結(jié)論

　　磁化處理能明顯提高高速鋼麻花鉆的使用壽命。

　　鉆頭切削分為N極的磁化處理方式，其使用壽命優(yōu)于鉆頭切削分為S極的磁化處理方式。

　　麻花鉆經(jīng)磁化處理后消磁，其使用壽命變化不大。

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