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新型铝焊丝剥皮模 ——聚晶金刚石剥皮模的卓越性能和市场前景

新型铝焊丝剥皮模 ——聚晶金刚石剥皮模的卓越性能和市场前景

  • 分类:行业动态
  • 作者:
  • 来源:
  • 发布时间:2016-04-14
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【概要描述】近年来,随着铝及铝合金的大量应用,对铝及铝合金焊接材料的需求量逐年增加,铝焊丝应用范围越来广泛,如:高速列车、地铁列车和轻轨列车的车厢都是采用大型扁宽薄壁铝合金型材焊接而成的、全铝制高速快艇载体的焊接、航空航天部件的焊接、家用电器铝管件应用的焊接。

新型铝焊丝剥皮模 ——聚晶金刚石剥皮模的卓越性能和市场前景

【概要描述】近年来,随着铝及铝合金的大量应用,对铝及铝合金焊接材料的需求量逐年增加,铝焊丝应用范围越来广泛,如:高速列车、地铁列车和轻轨列车的车厢都是采用大型扁宽薄壁铝合金型材焊接而成的、全铝制高速快艇载体的焊接、航空航天部件的焊接、家用电器铝管件应用的焊接。

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  1 引言

  近年来,随着铝及铝合金的大量应用,对铝及铝合金焊接材料的需求量逐年增加,铝焊丝应用范围越来广泛,如:高速列车、地铁列车和轻轨列车的车厢都是采用大型扁宽薄壁铝合金型材焊接而成的、全铝制高速快艇载体的焊接、航空航天部件的焊接、家用电器铝管件应用的焊接。

  合格的焊丝除对化学成分和几何尺寸有严格要求外,还要求具有较高的表面质量。光洁的表面可以改善导电性、稳定焊接过程、增强耐腐蚀性、延长焊丝的存放时间、提高铝焊丝表面的耐氧化性能,保证焊接连接件强度、塑性性能。

  铝焊丝制造经过连铸、引出铝棒料,多道拉拔,形成不同规格直径的焊丝。基于连铸铝层流变条件的局限,会在铝焊丝表面堆积杂质和空气氧化的成份。表面杂质和氧化的成份不去除将严重影响焊接连接处的强度和塑性值。制造铝焊丝时必须将表面杂质和氧化层干净地剥离,才能保证焊接件的质量。

  2 剥皮模种类及优缺点

  铝焊丝剥皮模就是一把圆形的切削刀具,锋利的刀刃将铝焊丝表面一层有害的物质剥离。目前国内普遍采用硬质合金材料制成的剥皮模。硬质合金剥皮模具有制作工艺简单,价格低廉的优点,但是在使用过程中有使用寿命短的缺点。同时,采用硬质合金剥皮模所生产的焊丝,直径尺寸一致性及圆度精度差,表面常出现凹坑等缺陷,影响焊丝的质量;在拉丝过程中焊丝温度较高,需要冷却液来避免表面易氧化,增加了生产成本。

  聚晶金刚石材料是目前世界上发现的最高硬度、最高耐磨性和最快热传导性的材料,是非常理想的制造铝焊丝剥皮模的原材料。但是由于聚晶金刚石硬度极高,聚晶金刚石剥皮模制造难度很大,所以仅有国外少数厂家能生产,国内一直没有厂家能够生产,从而也影响到了国产铝焊丝的产品质量。

  2.1 硬质合金剥皮模

  硬质合金剥皮模一般应用YG6、YG8硬质合金坯料型号,硬质合金硬度决定了圆形刀刃的锋利度。由于剥铝及铝合金材料要求刀刃十分锋利,为了提高刀刃锋利度只能增大圆形刀刃的前角,根据剥纯铝、铝镁、铝硅合金,前角取18-30°,同时刀刃增加了6°后角,为了剥皮减少铝、铝合金粘附刀刃性,应再进一步提高刀刃的锋利度,去除了刀刃前角0°的刀棱边,,如图1。

  

 

  图1 硬质合金剥皮模剥皮示意图

  为了提高刀刃的硬度和使用寿命,有的厂家改用YG3硬质合金,提高了硬质合金的硬度,但刀刃的强度却下降,剥皮时碰到较大震动、冲击等现象,刀刃口极易产生崩口,如果产生崩口,将导致模具报废致硬质合金剥皮模在剥皮丝运动时极易产生微小振动,振动将产生丝表面切削丝痕,振动大时产生局部月牙形扎炕凹痕迹,丝通过后道紧压,表面月牙形扎炕凹痕迹也不能去除。这是硬质合金剥皮模对铝焊丝最致命的表面质量问题,如图2所示。

  

 

  图2 硬质合金剥皮模对铝焊丝的表面质量问题

  2.2 聚晶金刚石剥皮模

  聚晶金刚石(PCD)拉丝模是将金刚石微粉和合适的粘结剂(如金属Co),在高温高压作用下烧结所得到的无特定排列方向的多晶金刚石致密体。这种致密体中金刚石颗粒排列无特定的方向性,因此在任意方向都具有高的硬度和好的耐磨性而不存在单晶金刚石的解离面问题。同时聚晶金刚石还具有抗冲击能力强、使用寿命长,单位生产成本低等优点。

  由于聚晶金刚石材料具有极高的硬度,使用过程中可以长时间保持刀口锋利,故此取消了硬质合金剥皮模所采用的18-30°前角,剥皮模前角取0℃,增加了剥皮模刀刃切削有效面积,剥皮模高寿命得到了保证。为了消除剥皮时的震动现象,在金刚石剥皮模设计时增添了定径区,具体结构如图3所示:

  

 

  图3 金刚石聚晶剥皮模剥皮示意图

  3 聚晶金刚石剥皮模的现场使用效果

  聚晶金刚石剥皮模具有很高的硬度,耐磨性能远高硬质合金剥皮模。聚晶金刚石是多晶聚合体,没有解离面,不存在各向异性。聚晶金刚石剥皮模在剥皮过程中,模孔内壁各向磨损均匀,拉制的线材精度高,圆度好,能保证线材的一致性,从而延长了剥皮模的使用寿命。剥皮时铝线有圆孔与剥皮铝线直径一致的支撑圆面,剥皮时消除了震动,被剥铝线表面光洁度远远高于硬质合金剥皮模剥皮表面质量。

  从聚晶、硬质合金剥皮模剥皮焊丝实物,可以清楚看到表面光亮度差异较大,聚晶金刚石剥皮模生产的焊丝颜色均匀,更光亮,焊丝品质有较大提高。如图4、图5所示:

  

 

 

  图4 聚晶剥皮模焊丝表面光洁度 图5硬质合金剥皮焊丝模表面光洁度

  铝焊线表面将变色,为了保证铝焊线表面不变色,将冷却水喷射到铝线表面,需要有铝焊丝表面清洗工艺。而金刚石聚晶材料具有目前世界上最快的散热特性,切削产生的热量有金刚石聚晶极短时间里散除,剥皮模切削产生的热量不会传导铝焊线上。因此不需要加水冷却,生产工艺与合金剥皮模相比节水环保,进一步降低了生产成本。

  硬质合金剥皮模与金刚石剥皮模的实际使用寿命对照如表1:

  表1 硬质合金剥皮模与金刚石剥皮模的实际使用寿命对照表

  硬质合金剥皮模聚晶剥皮模

  剥皮寿命2卷/只模剥皮寿命20-40卷/只模

  国内一家铝焊丝制造公司已收到良好的焊丝表面质量和经济效益,使用寿命提高了10-20倍,铝焊丝剥皮表面光洁度比硬质合金剥皮模高很多。

  4 结论

  近年铝焊丝应用越来广泛,发展成多型号铝镁、铝硅焊丝。国内许多大型焊丝制造公司(年产量在十万吨以上)原不制造铝焊丝产品,现在已全部开发、制造铝焊丝产品,铝焊丝制造公司已达数百家以上。国内铝焊丝剥皮模基本上应用硬质合金剥皮模,为了减少剥皮产生的热量而影响到铝焊丝表面质量,采用冷却液喷淋散热工艺。而聚晶金刚石剥皮模不用冷却液喷淋散热工艺,可以生产出颜色均匀,光亮的铝焊丝,而且寿命是硬质合金剥皮模的10-20倍。

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