更新时间:2022-10-10 14:28
以电脑控制的超低温枪管加工处理程序,把枪管放在超低温下冷却一段长时间(如:摄氏零下190度/华氏零下310度,放置22小时),可以改变金属的分子结构,降低枪管的金属应力,可以增加精准度达30%。
以中科院理化所为代表的深冷专家将深冷加工由国外带到国内,由枪管带到轧辊、模具、刀具、阀门等等许多行业。深冷加工不仅可以提高枪的精度,更可以提高黑色金属的硬度和耐磨性,提高轧辊、模具、刀具等零件的使用寿命;甚至还可以提高乐器的音质、高尔夫球杆的击球长度。
总之,随着低温技术的发展,深冷加工在各行各业的应用会更加广阔,不断发挥神奇作用。
深冷技术是近年来兴起的一种发送金属工件性能的新工艺技术,是最有效、最经济的技术手段。在深冷加工过程中,金属中大量残余奥体转变为马氏体,特别是过饱和的亚稳定马氏体在从-196℃至室温的过程中会降低过饱和度,析出弥散、尺寸仅为20~60A并与基体保持共格关系的超微细碳化物,可以使马氏体晶格畸变减少,微观应力降低,而细小弥散的碳化物在材料塑性变形时可以阻碍位错运动,从而强化基体组织。
同时由于超微细碳化物颗粒析出后均匀分布在马氏体基体上,减弱了晶界脆化作用,而基体组织的细化既减弱了杂质元素在晶界的偏聚程度,又发挥了晶界强化作用,从而改善了工模具的性能,使硬度、抗冲击韧性和耐磨性都显著提高。
深冷技术的改进效果不仅限于工作表面,它渗入工件内部,体现的是整体效应,所以可对工件进行重磨,反复使用,而且对工件还有减少淬火应力和增强尺寸稳定性的作用。
冷加工技术的发展现状,深冷加工对航空难加工材料切削性能、切削温度、刀具磨损、表面完整性等的影响,指出了进一步研究和应用亟待探索和解决的问题。
镍基高温合金具有较高的高温强度、组织稳定性、抗氧化性和耐腐蚀性等优良性能,在航天航空业发动机等关键组件中被大量使用。在镍基高温合金加工过程中,切削力大,切削温度高,刀具磨损严重。
常规冷却液的冷却效果在其加工过程中,随着切削温度的升高会减弱。因此为了改善镍基高温合金的难加工性,延长刀具使用寿命,提高生产效率,以液氮作为冷却液的深冷加工得到了广泛使用。
但是关于深冷加工对表面完整性的影响机理和规律的研究还是比较少,围绕高温合金深冷加工表面完整性开展研究,主要研究内容包括:通过对比分析镍基高温合金和45钢在深冷加工和干切削过程中的切削力和切削温度,研究深冷加工对机械载荷和热载荷的影响。
分析切削参数如切削速度,进给和切深,对于深冷加工冷却效果的影响。最后结合材料屈服应力的热软化规律与有限元仿真解释深冷加工对于机械载荷的影响。
从物理层面分析深冷加工残余应力的形成机理,定量分析并建模热载荷对残余应力的影响,通过有限元法和移动热源法预测在镍基高温合金深冷加工和干切削中表面残余应力的差值。