弹性体的机械加工与热处理工艺

　　弹性体的机械加工与热处理工艺称重传感器弹性体所用的钢材种类较多,但主要是合金结构钢。美、德、英、日等国在合金结构钢中普遍采用中碳铬镍铝钢,典型的钢种是美国的AISI434o钢。我国70年代中期研制成功的4oCrNIMoA钢(GB3o77一88)与其相近,国内的研制单位和生产厂家几乎都采用此钢种作为称重传感器弹性体。14OCrNIMoA的锻造工艺锻造使毛坯反复墩拔,以砸碎粗大晶粒,使其细化均匀、组织致密。同时要求毛坯的金属纤维方向与弹性体轴线一致,不允许有交叉、重叠等现象,这对提高传感器的性能,特别是稳定性是非常重要的。因此,在锻造过程中应尽量作到只伸展不墩粗,并要防止过烧和粗晶。一般锻造工艺为:加热温度1180C,加热时间3一4小时.保温时间)0.5小时,开锻温度1140一1160‘C,终锻温度)850’C,空冷。退火工艺为:加热温度86。℃,保温1.5小时,炉冷。

　　锻后若缓冷,则不必进行退火处理。退火后的金相组织为:珠光体十铁素体+炭化物。o4OCrNIMoA的淬火与回火工艺淬火及回火可以使弹性体材料具有较高的比例极限和良好的综合性能。确定合理的工艺规范并严格执行,可以保证传感器具有较好的线性、滞后、蠕变和较高的疲劳寿命。其淬火工艺为:淬火温度840一860C,保温10一30分钟(由弹性体大小决定).油冷。淬火后的金相组织为淬火马氏体。回火工艺为:回火温度200一560C,保温2小时,空冷。对于中、小弹性体多选用500‘C的回火制度,此时的金相组织为索氏体.但仍保留了与马氏体的方向。HRC39左右,残余奥氏体<1%,强度极限125oN/mmZ,屈服极限113ON/mmZ,平均弹性滞后为0.024%。?弹性体的机械加工技术较长时间以来,称重传感器弹性体的机械加工技术,只局限在单台机床、单道工序、单个工具的生产效率提高上,而不重视整体效率的提高,不适应多品种、大批量生产。据分析,采用单件小批量生产方式,零件在单台机床上占用的工时只占总工时的5%,其余95%工时处于等待和搬运状态。切削加工的工时又仅占机床占用时间的30%,其余为装夹、调整、测量、空转等时间,机床主轴真正切削时间仅占总工时的1.5%。因此,为了实现规模生产,必须把弹性体的制造技术与管理结合起来统一考虑。目前国际上流行的制造系统是把电子计算机技术、信息技术和自动化技术与传统的制造技术相结合,形成一个新的制造系统,达到兼容多品种生产、稳定质量、提高效率、降低成本的综合目的。美、德等国一些先进的传感器制造厂,其弹性体制造技术已渗透和应用了某些高新技术,开始形成了高新技术的特征。

　　较普遍的采用了计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助制造(CAM)和CAD/CAM一体化,以及柔性制造技术。柔性制造技术分为三类:独立机床、柔性制造单元(FMC)和柔性制造系统(FMS)。随着制造技术的发展,又开始出现了第四类柔性制造技术,全自动化工厂(FMF),它反映了计算机整体制造技术的全面发展。独立机床是典型的加工中心,它带有数个托板交换装置或卡盘更换装置。独立机床的功能有控制、检查、刀具监视与自适应控制。独立机床可以成为FMC、FMS的组成部分。我国形成了规模生产的称重传感器制造厂家,都采用了数控加工(NC)、加工中心(MC),正向着柔性制造单元方向发展。柔性制造单元(FMC)有多种形式,一般由少量机床组成(主要是加工中心),带有机器人或专用工件装夹装置,加工路线是固定的。它没有中央计算机来执行实时发送、负载平衡与生产调度逻辑等任务。柔性制造系统(FMS)至少包括三个部分:加工系统、物质运输系统与控制系统。它可以进行无人或极少数人员下的长期运行。FMS包括:自动换刀具、在线检查、工件清洗、自动贮存与自动检索以及计算机辅助技术。它由中央计算机控制,实时发送,负载平衡与生产调度,这是FMS与FMC的显著区别。不论采用上述那种制造技术,都会在弹性体上产生残余应力。这主要是在切削过程中,切削方向产生压缩变形,而垂直于已加工表面方向产生拉伸塑变(塑性凸出效应)导致表面的残余拉应力。此外,挤光效应和切削时的热效应也分别产生残余压应力和残余拉应力。因此,机械加工产生的残余应力是刀具接触点前方区域的塑性凸出效应、刀具接触点下区域的挤光效应和切削时的热效应等影响的叠加。为了使弹性体在加工过程中少产生残余应力,应尽量减少精加工的切削用量,如果弹性体应变区最后是磨削加工,最好是正、反转空磨几次。

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