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轻量化材料铝合金的微量润滑加工工艺开发

2020-03-20

 
      

前言:

国务院关于印发《中国制造2025⊙》的通知 国发〔2015〕28号

各省、自治区、直辖╪市人民政府,国务院各部委、各直属机构:
  现将《中国制造2025》印发给你们,请认真贯彻执〨ω行。

                  ▐             国务院
   ↕    Ⅺ      ๑                 2015年5月8日

其中第五章:

“(五)全面推行绿╬色制造。
  加大先进节能环保技术、工艺和装备的研发力度,加快制造业绿色改造升级;积极推行低碳化、循环化和集约化〗,提高制造业资源利用效率;强化产品全生命周期绿色管理,努力构建高效、清洁、低碳、循环的绿色制造体系。
  加快制造业绿色改造升级。全面推进钢铁、有色、化工、建材、轻工、印染等传统制造业绿色改造,大力研发推广余热余压回收、水循环利用、重金属污染减量化、有毒有害原料替代、废渣资源化、脱硫脱硝除尘等绿色工艺技术装备,加快应用清洁高效铸造、锻压、焊接、表面处理、切削等加工工艺,实现绿色生产。”

 图1汽油发动机:铸铝合金缸盖

 图ↈ2 飞机的大型结构件:锻造铝合金机身和地板

传统的铝合金切削加工工艺,使用了大量的☆冷却、润滑乳液,每小时用量多的高达180,000升(见图3),虽说是可以循环使用,但是,每半年至一年就要更换一次新的乳液,用过的乳▎▏液对环境是一⊙个极大的压力(废水处理、排放?),同时也Ⅸ是很高的制造成本之一。

 ┏图3 传统铝合金切削加工使〒用大量的冷却、润滑乳液

在戴姆勒集团研究中心的生产工艺和环保技术部门,针对汽车发动机和飞机机身的铝合金部件,进行了微量润滑切削加工工艺的开发,使冷却、润滑乳液从每小时180,000升降低到每小时10毫升,极大地降低了对环境的污∪染,成为不错的绿色切削加工工艺,同时降低了制造℡成本和生产设备的投资(冷却、润滑乳液的循环系统),添加了一个微量润滑注喷器,见图4。

&≈nbsp;图4 铝合≥金的微量润滑切削加工和₪큐微量润滑注喷器

 工件选择

切削工艺开发的第一步,就是选择一ì个有代表性的试验工件:

-    铝合金7xxx

-    工件选@择有典型的薄壁、深槽、悬空地板等

切削工艺:

这里重点是铣加工

切削刀具:mini♧ Novex Planfrser, 直径63mm

1)选择硬质合金为基体

2)刀具涂层:

-    TiN

-    ▌Ti(C,N)

-&n★bs÷p;   (Ti,Al)N

-    CrN

-    Diamant(CVD钻石涂层)

- &n─━bsp;  MoS2

-    WC/C

切削加工中心:Hller-Hille nb-H 150

切削参数

- &⺌nbsp;  VC 345 m/min

-    γae = 31.5 mm

-    a⊙p = 10.0 mm

-    fz1 = 0.025 mm/齿

-    fz2 = 0.20 mm/齿

工件加工卌精度:

-    Ra = 3.2 微米

-    公差 +- 0.1 至 +- 0.5 mm

切‖削工艺开发结果

通过两年的切削试验和工件精度、材料晶相分析,铝合金的切削加工完全可以应用微量润滑技术,冷却、▅▆润滑乳液使用量可以从每小时180,000升降低至每小时10毫升;开发出的切削参数也是这个切削工艺量产应用的基础;刀具是硬质合金基体,刀具涂层中,CVD钻石涂层和WC/C涂Ⅱ层较为合适,没有出现铝合金焊接刀具的现象。铝合金的微′量润滑切削加工工艺现已经成功『地应用到量产的发动机部件(如缸盖、缸体),飞机机身(大型机身结构部件、Ψ飞机地板),成为一个既绿色环保、又降低制造成本的切削加工工艺。


作者刘╱╲晓毅博士(观昱机电技术(CostKey-Solutions)创始人)∈,❤☜德国戴ξ姆勒集团(奔驰汽车)21年的资深汽车技术经验(动力总成电子控制系统系列开发、整车企划、成本工程、新工艺开发、变速箱生产等部门高级经理),主导过奔驰汽车重卡16挡自动化变速箱系列开发、动力总成零部件和空客大型结构件的新工艺开发、电动商务车整车和成本企划、商∕务车及轿车的多项降低成本重点项目(PKO/OPTIMA,CTX, CORE)。长城汽车技术中心担任高层技术管理,为长城汽车集团组∷建了中国车企第一个全建制的成本工程体系、方法和流Я程,并使它融入了集团的整个产品过程。



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