镜面不锈钢管精抛方法

1试验方案的设计

1.1试验装置

试验装置传动原理如图1所示，不锈钢管6装夹在两个万向快速接头8之间，由电动机1经变速箱3带动其旋转，柔性的精抛具4包裹住不锈钢管近半个圆周，并在f=30次/min低频率下做轴向往复摆动、精抛液从加液口9注入。经我们对8K型不锈钢管(直径在30～100mm，不锈钢管长度在400～3000mm范围内)据不同直径与长度进行多次试验.证明这种装置加工出来的样品质量，能达到或超过市场的要求。

1. 2精抛模具装置

用细毛毡做成的精抛块，安装在柔性的加压平带上.平带的一端固定在机床上，另一端绕过不锈钢管，使毛毡块面向钢管，并包裹钢管近半个圆周.然后施以拉力P，使精抛毛毡块紧紧包络在不锈钢管表面，从加液口注入的精抛液，直接浇到不锈钢管与精抛块之间，再经回收槽回收不锈钢换热管。

1. 3精抛液

在精抛时，加不加精抛液与加什么成分的精抛液，是能否成功的关键。

2 精抛机理及运动轨迹

2.1精抛机理初步分析

精抛加工就是将光整加工中，研磨和抛光两种工艺方法的优点综合在一起，并有所创新和发展的一种新型光整加工方法。

精抛机理比较复杂:

其一，它有研与磨的机理.即精抛液中极细的磨粒，在毛毡纤维束的压迫下，其棱角也象刀刃一样，可在不锈钢管表面上除去一层极薄极细的金属，对某一个磨粒来看，它的切削过程大致又可以分为三个阶段:即滑擦、刻划和切削三过程。

其二，不锈钢管表面微观突起的尖峰，可被具有一定相对运动速度的纤维束“拖拽断”。因纤维束具有良好柔性，所以不锈钢管凸凹不平的表面可被它们“仿形”似的“擦亮”。

其三，精抛时产生的热，使表面极薄的一层金属发生塑性流动，使得突起部分被运动着的毛毡块“拂平”填充到凹处.

其四，精抛液与精抛表面的化学作用.有文证明不锈钢表面上的微观突起，在化学精抛液中的溶解速度，比微观凹下处的大的多，这就不难理解.它的结果能获得光滑明亮的表面.

总之，精抛机理的物理化学因素很多.整个精抛过程不是仅由某一种因素单独起作用，而应该是其综合作用的结果.可以这样认为:开始阶段以“研磨”机理为主，后一阶段则以“抛”为主，化学作用则是贯彻于精抛过程的始终。

2.2柔性镜面精抛的特点

(1)不锈钢管的转速低(主运动)；

(2)精抛具包络角≤180；

(3)精抛具做低频率的摆动；

(4)精抛液可以回收利用；

由于以上特点，精抛法可加工形状误差很大的不锈钢管.如我们试验时所用的几种不同规格的不锈钢管。都是用两个压制成半画形的不锈钢板，每隔80mm左右点焊而成，这些不锈钢管不但圆度误差极大，(截面的圆度误差一般都在5mm左右，最大处可达到10mm以上)，而且圆周上还有两条窄窄的缝隙，这些因素都使传统的抛光、研磨技术和装置，难于实现对整个不锈钢管镜面抛光.而我们用此法解决了问题。

2.3对精抛运动轨迹的考虑

在现有试验条件下，主运动不锈钢管的低速旋转与精抛具有低频率往复摆动，它们的运动合成，在不锈钢管表面上留下了不太明显的网状螺旋线轨迹.应该说，用这样简单的运动形式做精抛试验，虽然达到了厂家的要求.但也影响了不锈钢管表面光亮程度的进一步提高。

若必须使不锈钢管表面粗糙度达到最小极限，可在精抛具做低频率的往复摆动的同时，再附加一个高频率、小振幅的强迫振动，这样就可以消灭网状螺旋线痕迹，使不锈钢管表面更加光亮如镜，且生产率也将提高。

3影响质量的几个工艺参数

3.1工作温度

在精抛过程中，温度控制不好。会影响精抛效果.温度过高时，一方面使精抛液过快蒸发而污染工作环境，另一方面使精抛毛毡寿命明显下降，提高了成本，根据试验结果得出，精抛温度控制在60～70℃为宜。

3.2精抛速度

柔性研抛法精抛过程中，不锈钢管转速的高低，直接影响着温度和生产率.转速高可以提高生产率，但温度同时也随之上升，减少磨具寿命，影响精抛效果.

我们试验时，采用的是:壁厚为0.8mm，直径为80mm的不锈钢管.当精抛平均压力Pm=0.05MP。，采用线速度V=0.42m/时，其镜面效果最好。

3.3压力

压力也是影响精抛效果的重要因素，它将会直接影响到温度和生产率.压力大可以提高生产率，但是温度也同时上升。试验表明:压力大小与表面的粗糙度是有一定的函数关系的.为了保证一定的生产率和镜而要求，我们采用逐步减压法做试验，即将整个精抛时间按2:2:3，分成三个阶段，而每个阶段对应的压力比为3:2:1，结果试验获得成功，效果很好。

4试验结果及数据分析

我们经多组的试验，获取了多组的数据，现将有代表性的两组试验参数进行对比分析，两钢管的规格、转速和试验平均压力Pm都相同，只是钢管I采用的是逐步减压法精抛;钢管Ⅱ是采用恒定压力Pm，直到研地质量达到要求为止，两钢管的试验结果见附表.从附表易见，钢管I的轮廓算数平均偏差Ra值在0.033～0.011um内波动，钢管Ⅱ的Ra值却在0.041～0.022um内波动.并可见钢管I的表面粗糙度的六项平均值，均小于钢管Ⅱ的对应算术平均值。参照国标GBIO31-68可知，钢管I的表面祖糙度已达到原国标中的甲12级以上，而钢管Ⅱ要比钢管I低一级。显然，钢管I的精抛效果优于钢管Ⅱ，而且钢管I的精抛时间还仅为钢管Ⅱ的70%。这充分证明，在精抛过程中，施加一个变化的压力是有利于提高表面质量和生产率的。