科技创新 ２０１６年第３２期Ｉ科技创新与应用 铝合金内孔滚压余量与预滚压孔表面粗糙 度的关系 杨建 （重宇精密工业有限责任公司，重庆４０００００） 摘要：文章从滚压工艺原理结合生产实践，对内孔加工工艺中，根据预滚压孔的表面形状及粗糙度Ｒｚ来计算滚压余量。通过设 定适当的滚压余量滚压出良好的表面，对塑性较高的零件内孔滚压有指导性作用。 关键词：滚压余量；粗糙度Ｒｚ；滚压参数；袁面质量 引言 随着机械制造业的不断发展，滚压工艺在生产实践的运用范围 ＼＼＼＼＼ 不断扩大，可以用于加工内圆表面、圆锥、圆柱、丝杆螺纹和齿轮齿 ｉ ｔＸ 形等各种特殊形状表面。滚压在待加工表面精加工后，以无屑光整 ● ● ｆｌ、，、，、 加工的方法，减小工件表面的粗糙度和强化其表面，经过滚压后可 、、、、 ’ 、＼＼＼＼ 以使表面粗糙度从Ｒａ６．３提高到Ｒａ２．４～Ｒａ０．２，硬度可提高１５％～ ３０％，而耐磨性提高１５％。所以滚压工艺能够提高零件表面的显微 硬度和疲劳寿命、耐磨性和配合稳定性。并且有较高的生产效率，有 些工件可在数分或数秒钟内完成。 ： ： ＼＼＼＼ Ｃ １滚压原理 ● ● 根据金属变形的理论，利用硬度很高的自由旋转滚柱，在常温 条件下工件表面施加一定压力，被滚压金属的原子间距离会发生变 （、、、、、、 ＼．一 ，‘， ｔ ＼＼＼＼－＼ 动或晶格之间产生滑移。当达到一定数值时，被加工表面金属产生 的塑性变形。 ｚ／， ．＼＼＼＼、 在车、镗、刨等机械加工中，刀具加工纹路必然在零件表面产生 显微的“波峰”“波谷”，滚压原理即是通过金属的塑性变形将零件表 脚ｏ Ｃ 月 ● 、、、、、 ｔ ＼＼＼＼、 图２表面粗糙度形式 面上的“波峰”滚压变形去填充“波谷”，如图１所示。好比是轧路机 将凹凸不平的马路压得很平整。 ２滚压工艺的适用范围 ｄ 根据滚压原理可知，材料软，塑性大，容易被滚压光。随着塑性 降低，硬度的提高，永久变形量随之减少。一般来说工件的硬度不超 过４０ＨＲＣ。为避免薄壁件在滚压过程中变形，加工部位的壁厚应达 到孔径的１５％ ２０％以上。滚压铸件时，当铸件的材料硬度不均匀 时，被滚压表面的缺陷（气孑Ｌ、砂眼等）会马上显露出来。因此，当铸 ｌ一．｜ｌ・２一答Ｉ ３．一】＿Ｉ充钉ｔｄｌ一－藏日ｉ曲直径；ｄ２・壤压后直径Ｉ 件表面缺隐较多，质量较差时不宜采用滚压工艺。 Ｈｌ一麓压奠表厨棚麓废高度，Ｈ２一 壤压后囊一毫Ｉ奠度毫度 滚压加工使用范围广，在各大、中及小型工厂均能使用。不论是 从加工质量、生产效率，生产成本等方面来看，滚压加工都是一项比 图１滚压原理示意图 较优越的加工方法。在某些方面，它完全可代替精磨、研磨、珩磨等 过快：（１）尖晶石结构ＬｉＭｎ：０ 的杨一泰勒效应。对于尖晶石结构的 实验条件进行优化，以期在固相合成方法下，得到一个具有较好电 锰酸锂来说，杨一泰勒效应是导致其容量下降的主要原因。在本实验 化学性能的产品。 中，虽然采用了固相法来合成锰酸锂，但是由于采用的实验条件强 参考文献 度较高，使得得到的产品结晶度较高，从而加剧了杨一泰勒效应，并 ［１］Ｊ＿Ｅ．Ｃｈｉｈｏｎ Ｊｒ．Ｇ．Ｍ．Ｃｏｏｋ，ｉｎ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｌｉｔｈｉｕｍ Ｎｏｎａｑｕｅｏｕｓ Ｓｅｃ— 导致了其容量下降过快。（２）充放电过程中Ｍｎ离子的溶解。在充放 ｏｎｄａｒｙ Ｂａｔｔｅｒｉｅｓ，ＥＣＳ ｆａｌｌ Ｍｅｅｔｉｎｇ，ＥＣＳ ｆａ１１ Ｍｅｅｔｉｎｇ，Ｂｏｓｔｏｎ，１９６２： 电过程中，Ｍｎ 会溶解到电解液中，从而导致锰酸锂晶体表面的结 ９０—９１． 构坍塌，并导致了其容量下降过快。通常情况下，固相法并不会制得 ｆ２］郭炳煜，徐徽，王先友，等．锂离子电池［Ｍ］．长沙：中南大学出版社， 颗粒较小的产品，但由于本实验中，在煅烧前对原料进行了球磨，因 ２００２：１－３９３． 此使得制得的颗粒较小，使得产品颗粒与液相电解液接触面积加 【３】内田隆裕．电池［Ｍ］．郭成言译．北京：科学出版社，２００４：６８—６９． 大，从而使得循环测试过程中容量下降过快。另外，不同的反应条件 ［４］吴宇平，戴晓兵，马军旗，等．锂离子电池——应用于实践［Ｍ】．北 也会使产品的形貌发生改变，因此，控制反应温度，以及反应时间也 京：化学工业出版社，２００４，３． 可以达到控制产品粒径的目的。另外，本次实验采用了较大的电流 ［５】吴宇平，万春荣，方世璧．锂离子二次电池【Ｍ】．北京：化学工业出版 （２ｃ）对电池进行充放电也是导致容量下降过快的一个因素。 社，２００２． ４结束语 ［６］Ｌｉｕ Ｙｉ，Ｆｕｊｉｗａｒａ Ｔ，Ｙｕｋａｗａ Ｈ，Ｍｏｒｉｎａｇａ Ｍ，Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ 本实验采用固相法在８５０￣Ｃ条件下制得出了ＬｉＭｎ２０ ，产品粒径 ｏｆ ｌｉｔｈｉｕｍ ｍａｎｇａｎｅｓｅ ｏｘｉｄｅｓ ｆｏｒ ｒｅｃｈａｒｇｅａｂｌｅ ｌｉｔｈｉｕｍ ｂａｋｅｒｙ ｅｌｅｃ－ 为２－３ｕｒｎ，产品结晶度较高。电化学测试结果表明，虽然电池的初始 ｔｒｏｄｅｓ［Ｊ］．Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｉｏｎｉｃｓ １９９９，１２６，３，２０９． 放电容量比较高，但是循环效率不是十分理想。这主要和采用的实 通讯作者：史晋宜，男，副教授，博士，工作单位：吉林化工学院 验方法，实验条件以及测试条件有关，在下一步的实验中，我们拟对 应用化学系，主要研究方向为电极材料的开发及改性。 一３９— 科技创新与应用ｒ ２０１６年第３２期 科技创新 『 到 ０‘公篪范围内且 Ｆ良好的表 质 量．臆综合 虑滚 余戢米决定滚 前的 寸及公蘑 预滚压孔有震纹 滚 过 足突ｆ１１的“波峰”１ｆ皮挤 人”波 ”ｒＩ ｎ０过ｆ 、Ｉ皇４ ２ ｒｌｉ的 ｐＩｌ＆【ｆｌＪ形状．如滚 压后伞部做挤 ，宽度ｆｆＩ等的Ｋ －ｌＪ ，Ｉ斫 越 小，高度越小ＩＩｊ‘ ｉ种形状滚』Ｉ（Ｊ２１１ Ｉ 后ｃ的 高度最小， 丧明ｃ的ｌ芈ｆ【糨鹱ｉ＇ｉ： ｉ ｉ．小．它的模 豪压后捡ｊ则结果 累压后俭城 』结果 是坝滚 Ｉ的 想模式， 此颅滚 孔的加 图３震纹对滚压厚表面质量的影响 Ｉ 应使川锋干ＩＪｎ 、刀尖 弧小的，Ｊ具：但是实 ）匕 加１ 际情况址，Ｊ尖 『ｆ】 ｒ叮能为零．通川较小的 Ｊ尖侧『ｆＪ为Ｒ０．４，且 Ｊ ３滚 Ｉ ！Ｉ的形式 尖圆角过小儆 动崩刃，从经济和性能综合考虑通常使用刀尖网角 ｆ，］ＴＬ滚』ｆｉ ｉ ｔ１．．ｉ叮分为 １『州ｆ１ 【ｌ１『渊的、川性和弹性的、滚柱（闭 ＲＯ．４的刀片以钒合金ＡＩＳｉ１２Ｃｕ滚 中１４的内孑Ｌ为例，预滚斥孔使 柱和［５１Ｉ锥） 的ｆ１１滚珠式的等等 据丁件的尺寸和结构、具体』『Ｊ途 ｆｔ Ｊ ６０。，刀尖网角Ｒ０．４的镗刀进｛ｉ－Ｊ￣ｌｌ １２，加一 的表 形状如 ４ 和￣￣－／Ｌ要求的 和粗糙 小¨．亓丁采Ｈｊ不 硼 滚 方式和不同 所尔．呔那较宽．顶邝较尖， 大量波峰才能填平波谷 、经工艺验证， 结构的内孔滚 Ｉ。具术滚 什 孑Ｌ滚 力‘法的特点如下： 滚 越没置为０．０１４ 』Ｈ网柱滚 １．具滚压后ｊ牛ｉ糙度Ｒｚ南５．２变 （Ｉ］ 钳滚ｆ｛。 突 ｌ 作接触 ｆＩ 较人，能畋受较大Ｉ １０滚 幻０．３９（ 丧１）．火足的改善 表 ＇ｆ１ｉ糙度 滚压后的表面微观质艟 Ｊ ，ｆｌＪ‘选川较人旧进翁 ｌ｝，以 商 扛产效 ＃； 』『ｌＪ罔５左所爪，＆ 此滑ｎ然 ．Ｍ样的孑Ｌ当滚 量增加到０．０５ｍｍ （２）闻｝ｊ０太Ｊ 弋ｍ４遗 Ｉｌ ．、便 Ⅱ¨｛１ ｒ ｆ】‘ｊ裘¨ 角ｄ， ： 时，表 ‘卡』ｉ糙发Ｒｚ尤明 变化． Ｉ址丧面微观组织发生龟裂现象， 性变彤的条什较恶劣；它・股川ⅢＪ： 可ｉｉ，ｑ 滚，Ｋ ； 图５＿仃 所，Ｊ ，陔现象存 表面硬化层剥落的风险，应避免发生 （３）滚珠 较小魄衙Ｆ，能产ｉｔ：・『Ｉ‘什较大的 位 ，｝ｉ 如 １所，ｊｉ， 理论形状下要将“波峰”填满“波嵛”，内孑Ｌ单边 结沟简单，川 以利Ｊ｝ｊ轴７式㈨０ 滚珠，通Ⅲｊ 以 光表断，强化丧 滚 余鞋需要（）．７２倍Ｒｚ，一周滚Ｈｉ余量则为１．４４倍Ｒｚ 由于预滚 层为主的弹性滚 头 ｝ｌ和滚ｆ 刚・ｉ＋ｋ符的Ｆ．ｆｑ：．似＿，Ｒ受滚甩力较小， 孑Ｌ的表ｌ直ｊ质量行不理想，粗糙度仪测针 角等 素的影响，检测 效牢较瓜 值略小于真实值，所以需要提供富余的滚压余量，根据多次试加工 结／、产－ 特 及生产效葺《，义 １ｌ昕提滚 均足采圳多滚仆川 的结果验证，Ａ径厅向滚 余量 Ｒｚ的２～３倍的时候表面质量良 性町删式滚¨ｉ又 女 ４滚¨ｊ余 ｉ ｉ．ｆｉ９设定 表１粗糙度与滚压量的关系 ４．１＿ｆ｛ｉ糙 ｎ戈丽Ｊｆ；状 工件 滚ＪＩ 前 滚压后 滚压昔ｍｉｌｌ 表 ．ｆ１１糙 址零件表 的微埘轮廓，ｌ桂ｉ糙艘Ｒｚ Ｈ ｒ】是川于ｉ＇ｔ￣ｆｉｒ 序号 直ｆ ｌｆＩＩ耗笠心Ｒｚ ｒｌ＿ｉ 粗糙度Ｒｚ （“径扩人量） “波峰” 波 ”之间的高瞍堆 沧的 糙度形状址规则的“波峰” ｌ ｌ１．０１】 ５ ２５ ｌ１．Ｏ２，｛ Ｏ．５６ Ｏ．Ｏｌ３ “波 ”一起・伙．根据他川，Ｊ儿的ＪＪ尖网角、主偏角、刷偏角等 片 ） １ １．（）１０． ５． ＂ １ ４．０２：３ Ｏ．２５ ０．０ｉ：３ 结恂 求，町以¨Ｊｉ 处不川的＆Ｉｉ＇ｄ］ 状，如同２址 没有波纹度的 一条什似波卜ｉｆ，的 种预ＪＪＩ１ Ｉ 的太【『ｆｉ彤状 切削ＪＪＩ１ 样． 残余 积不¨．ｃ 小 一的残余Ｉｆ『ｉｆｊ ’ ３ ４ ０ ６ ｌ ４．０１（） １ Ｉ．（）ｌｌ ｌ ｔ．０¨ ｌ １．０１０ Ｌ４．０１０ ５．ｉ．３ ５．：３６ ５．４５ ５． 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１３１王先逵．机械加工工艺手册Ｉ…．机械工艺出版社． 图５壤压余量大小对比图 ——４０——
