铁铬铝纤维生产工艺参数的优化

陈利荣 宋彦博

摘 要：铁铬铝纤维由于具有耐磨、耐蚀等特性，从而具有很广的应用前景，但由于铁铬铝的脆性，使铁铬铝纤维的制作工艺受到限制。文章根据实验，提出适宜振动切削铁铬铝纤维的工艺参数。

关键词：振动切削；铁铬铝纤维；工艺参数

中图分类号：TQ343+.2 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）24-0095-03

Abstract： Fe-Cr-Al fiber has a wide application prospect because of its wear-resistance and corrosion resistance. However， due to the brittleness of Fe-Cr-Al fiber， the fabrication process of Fe-Cr-Al fiber is limited. According to the experiment， the technological parameters for vibration cutting of Fe-Cr-Al fiber are put forward in this paper.

Keywords： vibration cutting； iron-chromium-aluminum fiber； process parameters

1 概述

目前以金屬纤维为增强材料或填充材料制成的各种复合材料，其应用领域十分广泛，如导电塑料、屏蔽材料、隐形材料、吸声材料及耐磨材料等[1-6]。其中铁铬铝纤维由于具有耐磨、耐蚀等特性，从而具有更广的应用前景。但由于铁铬铝的脆性，使铁铬铝纤维的制作工艺受到限制。我们通过调整摸索工艺参数，采用振动切削的方法，成功稳定地生产出铁铬铝纤维，其长度为10～25mm，直径为22？滋m-70？滋m之间，本文就振动切削铁铬铝纤维的切削工艺参数进行探讨。

2 实验原理

铁铬铝纤维振动切削原理[7-8]如图1所示，工艺流程为：修模刀具→振动切削→清洗→烘干→包装。

采用的原料是规格为φ100×200的铁铬铝棒。

3 工艺研究

3.1 刀具几何角度

振动切削产生纤维的条件是振动位移δx与进给量f的关系应满足δx≥4.8f，式中：δx-振动位移（μm）；f-每转进给量（μm），要满足这关系式，一是尽量选取小进给量，二是增大振动位移δx（δx为振幅的2倍）。刀具几何角度中，对振动位移影响较大的是前角及后角。图2为前角对振动位移的影响，图3为后角对振动位移的影响，由图可见，为增大振动位移，应取较小前角和较大后角。

3.2 切削速度和进给量

振动切削制作纤维时，切削深度由所需纤维的长短而定，切削用量中对振动参数的影响主要是切削速度和进给量。振动切削时是否能切出纤维，与刀具系统的固有频率、切削速度、进给量有关，对于一定的弹性刀杆，其固有频率一定，则切削速度及进给量只能在一定的范围内才能切出纤维。

图4是本文刀具切削铁铬铝时形成纤维的对应的切削速度和进给量的范围。图中有剖面线阴影部份即为纤维形成区域，由图可见本文刀具形成纤维的切削速度为70～180m/min，进给量为2～18μm/r，为提高生产率，切削速度可取90～130m/min，根据切削纤维直径选择不同的进给量。图5为进给量与纤维直径的关系。

3.3 铁铬铝纤维的清洗工艺

为了保证洗净质量的情况下，节能节水、节省劳动强度，我们按照不同工艺对纤维进行了清洗，然后检测了纤维的含碳量，按照碳含量≤0.03%判定清洗合格，否则不合格。实验条件为：容器1m3，实验用纤维重量50公斤，具体情况如表1所示。

从表1看出，采用方案7，既可节省劳动强度，又可以节水节电，得出的清洗工艺为：在1m3的容器中加入1000升清水和300ml清洗剂，生产切削纤维50kg，将这50kg纤维按照方案7的清洗工艺清洗可以达到理想的清洗效果。

3.4 切削金属纤维检测方法的选择

3.4.1 丝径检测

纤维直径是体现纤维的主要指标，纤维的粗细直接影响金属纤维毡的过滤精度、透气度及材料的强度，丝径对铁铬铝制造的燃烧器透气度及热能的利用都有直接影响。

通常所用的丝径检测方法有：直接测量法、投影法、金相法和称重法等。

3.4.2 纤维横断面形貌检测

切削金属纤维加工方法比较特殊，从而导致纤维的横断面与拉拔金属纤维不同，切削纤维横断面为不规则形状，如图6所示。由图6可以看出，切削纤维的截面形状极其不规则，有三角形、梯形、矩形等形状，而这些圆度大小不一的纤维将对后续产品，如纤维毡的透气度产生较大影响，进而对终端产品（如全预混表面燃烧器）火焰的均匀性产生较大影响。纤维横截面形状主要取决于切削层形状和切削变形量，因此，为了保证纤维的质量，要求单根纤维横断面的最长和最短直径比小于2，使切削纤维圆度尽量接近拉拔纤维的圆度，更好的满足使用要求。任取某一时间段，对切削铁铬铝纤维丝径圆度进行检测，检测结果如表2所示。

由表2可以看出，调整好设备的参数，使各参数匹配好，就可以生产出更优的产品。

4 结束语

随着市场经济的快速增长，切削纤维的使用范围也逐渐增大，本文着重对切削纤维生产过程中刀具角度的变化、切削速度与进给量之间关系进行阐述，以及后续清洗工艺对产品质量的影响进行了研究，只有更好地了解切削纤维生产过程之间的关系，才能生产出圆度更好的产品，满足市场的需求。

参考文献：

[1]刘古田.金属纤维综述[J].稀有金属材料与工程，1994：7-15.

[2]周泽华.金属切削原理[M].上海：科学技术出版社，1993：30-72.

[3]庆华.振动切削铸铁纤维的工艺参数[J].昆明理工大学学报，2001，26（1）：34-36.

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[5]奚正平，汤慧萍.烧结金属多孔材料[M].冶金工业出版社，2009：217-218.

[6]汤慧萍，王建忠.金属纤维多孔材料孔结构及性能[M].冶金工业出版社，2016：1-4.

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[8]李加中.金属纤维加工[J].制造技术与机床，1994（2）：45-48.