CuCo2Be合金细长零件用超高光洁大宽刃刀具精细刨削工艺试验研究

刘红铸

摘要 高导高强CuCo2Be合金材质的大型宽板闪光焊机电极，属扁平细长（近2米长）零件。在钢带闪光对焊时，需经电极传输高密度电流，故电极的导电接触面必须高度光洁（Ra1.6～0.8μm)平整。在3米普通龙门刨床上，采用超高光洁（Ra0.01～0.04μm)大宽刃（40mm和90mm两种），微切削量（每次进刀0.02～0.03mm）的精细刨削工艺方法，获得了导电接触面高度光洁（Ra0.8～0.4μm)的优质电极产品，装机使用能确保闪光对接焊缝质量优良无事故。

此方法无需大型精密设备，十多分钟便可完成电极导电接触面的精刨任务，耗工时少、加工成本低。

关键词 闪光焊；电极；焊缝；宽刃刀具；刨削

武钢、宝钢等单位进口的大型宽板闪光焊机上有一个传输高密度电流且易耗的关键零件—电极。其材质用我校研制的CuCo2Be合金。

电极毛坯的制作过程是：熔炼铸锭→热锻造→固溶处理→冷锻造成留有适当加工余量的长坯料→强化时效处理。固溶处理后材质具有很好的塑性，便于冷锻加工。时效处理后材质具有高强硬度、高导电性，且弹性高、韧性大。[1][2][3]

电极的主要形状和尺寸见图1。

图1中的○A面是电极与另一输电零件的导电接触面，○B面是电极与钢板的导电接触面。为顺利传输高密度电流，两导电接触面必须高度光洁（即Ra1.6～0.8μm)平整。其余面可全部为Ra12.6～6.3μm。

1．常用刨削工艺方法试验研究

为获得高光洁（Ra1.6～0.8μm)的电极导电接触面。用磨削工艺方法是完全能实现的。问题是我校附属工厂和镇江市的所有机加工类企业，均未找到能加工此长工件（近2米）的大型磨床。另外，由于CuCo2Be合金的韧性大，磨削速度会很慢，加工一件电极产品必然要耗用大量工时，加工成本高。

我校附属工厂有一台3米龙门刨床，具有加工此细长工件的能力。但关键是能否通过改进刀具、工艺参数等方法获得高光洁（Ra1.6～0.8μm)的导電接触面。

我们首先试验了龙门刨常用刨削工艺方法。即用镶嵌硬质合金刀片的尖刨刀加工，步骤是先粗刨（刨掉所有毛坯面）→再半精刨到各面均预留0.2mm余量→最后精刨（进刀量先0.05～0.1mm,再0.02～0.03mm）到图纸尺寸。经检测各刨削面仅能达到一般光洁（Ra6.3～3.2μm)的需求。将这种质量的电极产品装机使用，在导电接触面处会降低电流传输能力，影响焊接工艺参数，导致对接焊缝质量下降（有部分未焊牢等缺陷）。在轧制过程中，有时会在焊缝缺陷处产生断裂，导致连续轧钢生产过程停顿，造成重大经济损失。

2．超高光洁大宽刃刨刀精细刨削工艺试验研究

为解决电极导电接触面高光洁（Ra1.6～0.8μm)问题，我们访问和请教了多家搞过宽刃刨削加工的单位和多位专业人士。查阅了有关文献资料。[4][5][6]经综合分析比较后设计了一套独特的超高光洁、大宽刃刀具精细刨削的工艺试验方案。方案的关键点是：⑴形成刀具刃口的两个面[1][2]必须精细研磨到超高光洁（Ra0.01～0.04μm)；⑵刃宽能确保一次走刀就刨出整个平面。故刨电极○A面时用刃宽40mm；刨○B面时用刃宽90mm；⑶用微刨削量（每次进刀0.02～0.03mm）精细刨削。

超高光洁大宽刃刨刀的材质用高速钢，形状尺寸见图2。刨刀的制作过程大致是：先在磨床上磨削刀块各个面到高光洁度（Ra1.6～0.8μm)。再到涂有最细金刚砂研磨膏（其他研磨膏剂效果差）的研磨机上精细研磨，直至达超高光洁（Ra0.01～0.04μm)。在超高光洁大宽刃精细刨削工艺方案试验前，要先用通常刨削工艺方法，精刨电极各个面到较光洁（Ra6.3～3.2μm)。除导电接触面○A、○B要各预留0.15mm的余量作大宽刃精细刨削用，其余各面均加工到图纸尺寸。

超高光洁大宽刃精细刨削工艺试验的步骤大致是：

⑴用刃宽90mm的刀具先精刨○B面（1980×80）。以微切削量（每次进刀0.02～0.03mm）精细刨削。约5～7次走刀便可精刨到图纸尺寸。每次走刀刨下的切屑均呈卷曲簿纸状。

⑵将工件翻身，用刃宽40mm的刀具精刨○A面（左右各为1980×30）。精细刨削的有关工艺要素与刨○B面时相同。不同的是○A面被分割成左右两部分。为确保左右两部分始终在同一平面。每次进刀刨完左面后，要立即移动刀架刨右面（也可先右后左）。

⑶每加工好3～4件电极要更换重新精细研磨过的刀具，避免因刃口磨损导致产品质量下降。

按此方案加工好的两导电接触面○A、○B，均呈漂亮的橙黄色、光亮似镜，可照出人影。经检测可确保达到高光洁（Ra0.8～0.4μm)。将这种优质电极产品装机使用再也没有发生因焊缝缺陷引起钢带断裂造成连续轧钢生产停顿的状况。

3．综合分析

CuCo2Be合金材质的细长零件—宽板闪光焊电极为顺利传输高密度电流，其导电接触面必须达到高光洁（Ra1.6～0.8μm)。常用刨削工艺方法（用尖角形刨刀，经粗刨→半精刨→精刨后）其刨削面只能达到一般光洁（Ra6.3～3.2μm)。用超高光洁（Ra0.01～0.04μm)大宽刃（一次走刀刨过整个平面）精细刨削（用微切削量，每次进刀0.02～0.03mm）工艺方法，其精刨面能超过（Ra1.6～0.8μm)要求，达到高光洁（Ra0.8～0.4μm)。将这种质量的电极产品装机使用，能确保焊缝质量优良无事故。此工艺方法与磨削工艺相比，无需大型精密设备，只要有2米以上龙门刨床便可承接此类任务。另外用此法精刨一件电极产品仅需十几分钟便可完成，具有耗工时少，加工成本低的优点。

4．参考文献

[1] 刘和法等：闪光电阻焊用优质电极材料—CuCo2Be合金镇江船舶学院学报1986年第一期

[2] 刘和法等：CuCo2Be合金热处理用动力学曲线测定和强化相的分析研究金属学报1987年第二期

[3] 刘和法等：时效过程中GP区温度的测试与研究钢铁研究学报 1990年第一期

[4] 浦艳敏、李晓红编著：金属切削刀具选用与刃磨化学工业出版社 1912年节月

[5] 彭林中、张宏主编：简明金属机械加工工艺手册化学工业出版社 2012年2月

[6] 编写组编：机械加工实用手册 机械工业出版社 1997年10月