CuCo2Be合金細長零件用超高光潔大寬刃刀具精細刨削工藝試驗研究

劉紅鑄

摘要 高導高強CuCo2Be合金材質的大型寬板閃光焊機電極，屬扁平細長（近2米長）零件。在鋼帶閃光對焊時，需經電極傳輸高密度電流，故電極的導電接觸面必須高度光潔（Ra1.6～0.8μm)平整。在3米普通龍門刨床上，采用超高光潔（Ra0.01～0.04μm)大寬刃（40mm和90mm兩種），微切削量（每次進刀0.02～0.03mm）的精細刨削工藝方法，獲得了導電接觸面高度光潔（Ra0.8～0.4μm)的優質電極產品，裝機使用能確保閃光對接焊縫質量優良無事故。

此方法無需大型精密設備，十多分鐘便可完成電極導電接觸面的精刨任務，耗工時少、加工成本低。

關鍵詞 閃光焊；電極；焊縫；寬刃刀具；刨削

武鋼、寶鋼等單位進口的大型寬板閃光焊機上有一個傳輸高密度電流且易耗的關鍵零件—電極。其材質用我校研制的CuCo2Be合金。

電極毛坯的制作過程是：熔煉鑄錠→熱鍛造→固溶處理→冷鍛造成留有適當加工余量的長坯料→強化時效處理。固溶處理后材質具有很好的塑性，便于冷鍛加工。時效處理后材質具有高強硬度、高導電性，且彈性高、韌性大。[1][2][3]

電極的主要形狀和尺寸見圖1。

圖1中的○A面是電極與另一輸電零件的導電接觸面，○B面是電極與鋼板的導電接觸面。為順利傳輸高密度電流，兩導電接觸面必須高度光潔（即Ra1.6～0.8μm)平整。其余面可全部為Ra12.6～6.3μm。

1．常用刨削工藝方法試驗研究

為獲得高光潔（Ra1.6～0.8μm)的電極導電接觸面。用磨削工藝方法是完全能實現的。問題是我校附屬工廠和鎮江市的所有機加工類企業，均未找到能加工此長工件（近2米）的大型磨床。另外，由于CuCo2Be合金的韌性大，磨削速度會很慢，加工一件電極產品必然要耗用大量工時，加工成本高。

我校附屬工廠有一臺3米龍門刨床，具有加工此細長工件的能力。但關鍵是能否通過改進刀具、工藝參數等方法獲得高光潔（Ra1.6～0.8μm)的導電接觸面。

我們首先試驗了龍門刨常用刨削工藝方法。即用鑲嵌硬質合金刀片的尖刨刀加工，步驟是先粗刨（刨掉所有毛坯面）→再半精刨到各面均預留0.2mm余量→最后精刨（進刀量先0.05～0.1mm,再0.02～0.03mm）到圖紙尺寸。經檢測各刨削面僅能達到一般光潔（Ra6.3～3.2μm)的需求。將這種質量的電極產品裝機使用，在導電接觸面處會降低電流傳輸能力，影響焊接工藝參數，導致對接焊縫質量下降（有部分未焊牢等缺陷）。在軋制過程中，有時會在焊縫缺陷處產生斷裂，導致連續軋鋼生產過程停頓，造成重大經濟損失。

2．超高光潔大寬刃刨刀精細刨削工藝試驗研究

為解決電極導電接觸面高光潔（Ra1.6～0.8μm)問題，我們訪問和請教了多家搞過寬刃刨削加工的單位和多位專業人士。查閱了有關文獻資料。[4][5][6]經綜合分析比較后設計了一套獨特的超高光潔、大寬刃刀具精細刨削的工藝試驗方案。方案的關鍵點是：⑴形成刀具刃口的兩個面[1][2]必須精細研磨到超高光潔（Ra0.01～0.04μm)；⑵刃寬能確保一次走刀就刨出整個平面。故刨電極○A面時用刃寬40mm；刨○B面時用刃寬90mm；⑶用微刨削量（每次進刀0.02～0.03mm）精細刨削。

超高光潔大寬刃刨刀的材質用高速鋼，形狀尺寸見圖2。刨刀的制作過程大致是：先在磨床上磨削刀塊各個面到高光潔度（Ra1.6～0.8μm)。再到涂有最細金剛砂研磨膏（其他研磨膏劑效果差）的研磨機上精細研磨，直至達超高光潔（Ra0.01～0.04μm)。在超高光潔大寬刃精細刨削工藝方案試驗前，要先用通常刨削工藝方法，精刨電極各個面到較光潔（Ra6.3～3.2μm)。除導電接觸面○A、○B要各預留0.15mm的余量作大寬刃精細刨削用，其余各面均加工到圖紙尺寸。

超高光潔大寬刃精細刨削工藝試驗的步驟大致是：

⑴用刃寬90mm的刀具先精刨○B面（1980×80）。以微切削量（每次進刀0.02～0.03mm）精細刨削。約5～7次走刀便可精刨到圖紙尺寸。每次走刀刨下的切屑均呈卷曲簿紙狀。

⑵將工件翻身，用刃寬40mm的刀具精刨○A面（左右各為1980×30）。精細刨削的有關工藝要素與刨○B面時相同。不同的是○A面被分割成左右兩部分。為確保左右兩部分始終在同一平面。每次進刀刨完左面后，要立即移動刀架刨右面（也可先右后左）。

⑶每加工好3～4件電極要更換重新精細研磨過的刀具，避免因刃口磨損導致產品質量下降。

按此方案加工好的兩導電接觸面○A、○B，均呈漂亮的橙黃色、光亮似鏡，可照出人影。經檢測可確保達到高光潔（Ra0.8～0.4μm)。將這種優質電極產品裝機使用再也沒有發生因焊縫缺陷引起鋼帶斷裂造成連續軋鋼生產停頓的狀況。

3．綜合分析

CuCo2Be合金材質的細長零件—寬板閃光焊電極為順利傳輸高密度電流，其導電接觸面必須達到高光潔（Ra1.6～0.8μm)。常用刨削工藝方法（用尖角形刨刀，經粗刨→半精刨→精刨后）其刨削面只能達到一般光潔（Ra6.3～3.2μm)。用超高光潔（Ra0.01～0.04μm)大寬刃（一次走刀刨過整個平面）精細刨削（用微切削量，每次進刀0.02～0.03mm）工藝方法，其精刨面能超過（Ra1.6～0.8μm)要求，達到高光潔（Ra0.8～0.4μm)。將這種質量的電極產品裝機使用，能確保焊縫質量優良無事故。此工藝方法與磨削工藝相比，無需大型精密設備，只要有2米以上龍門刨床便可承接此類任務。另外用此法精刨一件電極產品僅需十幾分鐘便可完成，具有耗工時少，加工成本低的優點。

4．參考文獻

[1] 劉和法等：閃光電阻焊用優質電極材料—CuCo2Be合金鎮江船舶學院學報1986年第一期

[2] 劉和法等：CuCo2Be合金熱處理用動力學曲線測定和強化相的分析研究金屬學報1987年第二期

[3] 劉和法等：時效過程中GP區溫度的測試與研究鋼鐵研究學報 1990年第一期

[4] 浦艷敏、李曉紅編著：金屬切削刀具選用與刃磨化學工業出版社 1912年節月

[5] 彭林中、張宏主編：簡明金屬機械加工工藝手冊化學工業出版社 2012年2月

[6] 編寫組編：機械加工實用手冊 機械工業出版社 1997年10月