大口径厚壁管、高精度不锈钢管加工的产生及发展

   大口径厚壁管的机械加工已有很久的历史,它对人类的生产和物质文明起了极大的作用。例如十八世纪七十年代就发明了蒸汽机,但苦于制造不出高精度的蒸汽机气缸,无法推广应用。直到有人创造出和改进了气缸镗床,解决了大口径厚壁管主要部件的加工工艺,才使蒸汽机获得广泛应用,引起了世界性的第一次产业革命。这一事实充分说明了不锈钢管加工方法对新产品的研制、推广和社会经济等起着多么重大的作用。随着新材料、新结构的不断出现,情况将更是这样。

    但是从第一次产业革命以来,一直到第二次世界大战以前,在这段长达150多年都靠机械切削加工不锈钢管(包括磨削加工)的漫长年代里,并没有产生特种加工的迫切要求,也没有发展特种加工的充分条件,人们的思想一直仍还局限在自古以来传统的用机械能量和切削力来除去多余的金属,以达到加工要求。

    直到1943年,苏联拉扎林柯夫妇研究火花放电时开关触点遭受不锈钢管腐蚀损坏的现象和原因,发现电火花的瞬时高温可使局部的金属熔化、气化而被蚀除掉.开创和发明了电火花加工方法,用铜丝在淬火钢上加工出小孔,可用软的工具加工任何硬度的金属材料,首次摆脱了传统的切削加工方法,直接利用电能和热能来去除金属,获得“以柔克刚”的效果。

    第二次世界大战后,特别是进入五十年代以来,随着生产发展和科学实验的需要,很多工业部门,尤其是国防工业部门要求尖端科学技术产品向高精度不锈钢管、高速度、高温、高压、大功率、小型化等方向发展,它们所使用的材料愈来愈难加工,大口径厚壁管形状愈来愈复杂,表面精度、粗糙度和某些特殊要求也愈来愈高,对机械制造大口径厚壁管提出了下列新的要求:

    (1)解决各种难加工大口径厚壁管的加工问题如硬质合金、钛合金、耐热钢、不锈钢、淬火钢、金刚石、宝石、石英以及锗、硅等各种高硬度、高强度、高韧性、高脆性的金属及非金属材料的加工。

    (2)解决各种特殊复杂表面的加工问题如喷气涡轮机叶片和锻压模的立体成型表面,各种冲模冷拔模上特殊断面的型孔,喷油嘴、栅网、喷丝头上的小孔窄缝等的不锈钢管加工。

    (3)解决各种具有特殊要求的零件的加工问题如对表面质量和精度要求很高的细长零件、薄壁零件、弹性元件等低刚度零件的加工。

    要解决上述一系列工艺问题,仅仅依靠传统的切削加工方法就很难实现,甚至根本无法实现,人们相继探索研究新的加工方法,特种加工就是在这种前提条件下产生和发展起来的。但是,外因是条件,内因是根本,事物发展的根本原因在于事物的内部,特种加工不锈钢管所以能产生和发展的内因,在于它具有切削加工所不具有的本质和特点。

    切削加工的本质和特点:一是靠刀具材料比工件更硬;二是靠机械能把工件上多余的材料切除。一般情况下这是行之有效的方法。但是,当不锈钢管材料愈来愈硬,加工表面愈来愈复杂的情况下,原来行之有效的方法转化为限制生产率和影响加工质量的不利因素了。于是人们开始探索用软的工具加工不锈钢管,不仅用机械能而且还采用电、化学、光、声等能量来进行加工。到目前为止,已经找到了多种这一类的加工方法,为区别于现有的金属切削加工,统称为特种加工。它们与切削加工的不同点是:

    (1)不是主要依靠机械能,而是主要用其它能量(如电、化学、光、声,热等)去除金属材料。

    (2)工具硬度可以低于被加工材料的硬度。(3)加工过程中工具和工件之间不存在显著的机械切削力。

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