MC尼龙是一种新型的工程塑料,它凭借着优秀的优于金属材料的综合性性能,被广泛地应用于工业、农业、国防等领域。在实际生活中,尤以起重设备中的应用最为常见。
一、MC尼龙的性能特点
1、MC尼龙的优点:
1)、机械强度高,韧性好。MC尼龙具有较高的抗拉、抗压强度,而且对于冲击、振动的缓冲和吸附能力强,具有较好的抗蠕变特性。2)、质量轻。MC尼龙的密度在(1.15~1.16)×103Kg/m3之间,用尼龙制备的零件能够使机械结构处于较好的受力状态。特别是起重设备中的悬臂结构,不但降低了悬臂应力,增强了安全系数,同时,也给拆装和检修带来了便利。3)、良好的耐磨性和自性。MC尼龙制品的磨损只在使用初期出现,待走合完成后磨损则非常轻微。尼龙的摩擦系数在0.3~0.4之间,比铸铁件和黄铜件要小得多,不易损失与之相接触的对磨件(如尼龙滑轮中的钢丝绳)。4)、其它:耐腐蚀性、绝缘性、回弹性、非粘附性等等,这些优点与本文所例证的零件的应用关系不太紧密,不就细说。
2、MC尼龙的缺点:
1)、吸水性强。MC尼龙易吸收水分,饱和水可达3%以上,对零件精密尺寸的稳定性影响很大,特别是薄壁的套类零件,影响更大。2)、耐光性差。如果尼龙件长期工作的偏高温好环境下,容易发生氧化,使其韧性降低,脆性增大。
取其长而避其短是我们选人择物的根本出发点。所以,基于MC尼龙的上述优点,在起重设备中广泛地采用尼龙材料的零件。如:滑轮(承受载荷大的需要采用钢制骨架结构)、滑动轴承、缆索托辊、缆索导向套、轻载齿轮等。在藏木水电站使用的LQP20t缆索起重机中,就大量地使用了尼龙材料,不但较好地替代了相应的金属零件,而且优化了主索缆绳的受力状态,降低了制造成本,延长了零件的使用寿命,方便了拆装和维修,取得了良好的综合经济效益。
下面就以藏木LQP20t缆索起重机中,小车牵引绳承马中的托辊为例,经验性地阐述MC尼龙在机加工中的尺寸控制方法及防开裂预防措施。
***1所示,为承马托辊:
二、MC尼龙的机械加工
1、刀具的选择:切削尼龙材料时,使用普通的油钢刀或高速工具钢(俗称“白钢刀方)就可以,不必选用合金刀具,因为合金刀具成本高,而且成型刀在刃磨时比较困难,如果刃磨不足够锋利影响尼龙件加工表面的粗糙度。刀具在刃磨时,前角要比切削钢件时的要大一些,一般选取15°~25°之间,而刀具的后角相对于前角要略小一些,一般为15°左右。如果前角过小,容易发生后角与零件的摩擦,影响加工效果。特别是在钻削加工时,更应注意刀具的角度,尽可能要“钝”一些,否则容易造成工件与钻头成“螺栓与螺母的旋入”式效果,造成工件随钻头浮起,术语称之为“上树”,易碰伤操作人员及零件报废。特别值得一提的是在给油孔划油窝时,一定要先划窝后钻孔,否则会出现上述工件“浮起”情况。
2、机床参数的选择:在车削或钻削加工MC尼龙件时,主轴转速不宜过快,一般不要超过200r/min,进给量也不宜过大,一般选粗加工选择0.2~0.3mm,精加工选择0.1~0.15mm为宜。如果进给量过大,会造热量集中于刀尖,屑未排出即被刀尖融化,同时产生集中发热膨胀,影响加工尺寸或局部基体被刀具烧灼,甚至造成开裂,带来意想不到的麻烦。
3、精密尺寸的控制:对于尺寸精度要求不高的部位,如***1中的除D(装配轴承)及H尺寸之外,可直接加工成品,而对于有装配要求的D尺寸及与D有相关位置关系的H尺寸,可预留加工余量2~4mm,待装配时即时进行加工,防止因工件久置吸收空气中的水分膨胀而影响装配尺寸的稳定性。
根据经验,尼龙套与支撑座的配合尺寸比金属件的过盈量要大一些,一般选外径的1%~1.2%,以保证尼龙套压入后保持一定的张力。如果载荷为静载荷,过盈量选0.1~0.15mm左右,如果载荷为动载荷,过盈量选0.3~0.6mm左右。尼龙套与轴的配合间隙也要适当加大,一般选取轴径尺寸的0.8%~1.0%,以保证套在压入后与颈仍有足够的间隙,防止配合过紧导致发热、抱轴等现象。
三、MC尼龙加工过程中的冷却及开裂的预防
MC尼龙在机械加工过程中,采用了低转速小进给的参数,预防产生过热及开裂是主要考虑的一个因素。如果按前述方法加工仍然出现过热现象,则应采取冷却方法阻止过热的发生。在尼龙制品的粗加工阶段,可采用水冷或***化液进行冷却。
如果尼龙件的厚度较大,如***1托辊的中心孔厚度H,厚度达300mm以上,在加工过程中预钻孔d的预钻孔时,最好在钻床上进行,这样的冷却效果更好。首先要用小规格钻头如∮8或∮10,钻孔时要频繁提升主轴返屑,同时冷却及时跟进。
如果上述方法仍然避免不了开裂现象的发生,则需要采取水煮的措施了。尼龙件的水煮不需要专用的加热设备,自制一台电加热水箱就可以了,但必须做好用电的安全防护工作。将待加工的尼龙坯料或半成品料置于室温的水箱内,零件与加热棒之间需进行隔离,防止烧伤。水需没过零件上表面约100mm左右(视水箱大小而定,主要是防止水被过分蒸发出现干烧情况),给电加热。一般为了节约时间,可采取晚上下班前开始水煮,第二天上班即可进行加工,比较节约时间。水煮过的尼龙就热加工,加工时仍需进行水冷,加工完成后自然空冷。
实践证明,在托辊加工过程中遵循上述工艺方法,未出现在预钻孔时开裂的现象。经过水煮处理的尼龙制品,其吸湿性接近饱和,在以后的放置过程中,因吸收空气中的水分而引发的变形会大大减小,零件的尺寸精度的稳定性得到了较大的增强。
结束语
总之,尼龙作为一种新型的高分子材料,其后续的衍生品会被源源不断地开发出来,更好地服务人类的生产和生活。在对这些新兴材料的加工过程中,会有更多的更有效的方式、方法在实践中被探索和开发出来。
参考文献
[1]孙向东等:MC尼龙制备工艺中的技术难题的解决方案.
[2]李爽等:尼龙制件吸湿变形及预防措施研究.
[3]新和信:MC尼龙机械加工及装配参考.
(作者单位:中国能源建设集团鞍山铁塔制造总厂)
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