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TC4钛合金、不锈钢、铜合金等金属材料的物理性能

      随着钛及其合金在国民经济中的大量应用,越来越多的人开始关注钛及其合金的物理性能,不论是在钛合金丝棒材的生产工艺制定及相关生产加工设备的设计中,都会或多或少的需要这方面的性能参数,比如钛合金密度、纯钛电阻率、纯钛线膨胀系数等问题。现在我们就将这些整理列表如下,将纯钛、TC4钛合金、不锈钢、铜合金等与其他金属材料的物理性能对比,供大家参考使用。
物理性能
纯钛
钛合金
普通钢
不锈钢
铝合金
镁合金
代表牌号
TC4
SPCC
5052
AZ31
C1020
熔点/℃
1668
1540-1650
1530
1400-1427
476-638
630
1083
密度(g/cm3)
4.51
4.43
7.90
7.90
2.80
1.77
8.93
线膨胀系数(10-6/K)
8.4
8.8
12.0
17.0
23.0
25.0
17.0
热导率(W/m・K)
17.0
7.5
63.0
16.0
121.0
159.0
385
比热(J/kg・K)
519
585
460
502
662
1004
385
电导率(%対Cu)
3.1
1.0
18.0
2.4
30.0
40.0
100
电阻率(μΩ・m)
0.550
1.702
0.097
0.720
0.058
0.043
0.017
弹性模量(Gpa)
106.3
113.2
205.8
199.9
71.5
44.8
107.8
       通过上表我们或多或少的了解到以下几点:
       1)钛的密度比铝合金和镁合金大,但是只有铁的约60%,铜的约一半。
       2)钛的线膨胀系数小,是不锈钢的约一半,铝合金的三分之一,随温度变化而产生的尺寸和形状的变化较小。
       3)钛合金的热导率不到不锈钢的一半,与铝合金和镁合金比极小,用密度× 比热表示的体积比热很低。因此,易升温,难传导热量。
       4)电导率很低,与铜比较拥有比铜高30-100倍的电阻率,与不锈钢一样难导电。
       5)弹性模量小,是钢铁材料的约一半,容易变形。
       6)切削中产生的高温可能引起切粉点火。

而除了上面这些特性外,纯钛、钛合金还具有非磁性,放射性半衰期短,氢包藏性,某些钛合金还具有形状记忆等特征,而记忆特征的特点也令它在眼睛架领域得到重用。

 

矫直机用户眼里国产矫直机和进口矫直机差距何在?

记得三、四年前,一名多年从事矫直机使用的客人提及中国矫直机与国外矫直机的差距时,他说道,目前中国大 部分矫直机产 品在三年后就不应称作矫直机了,因为矫直机的精度及部分性能已经丧失。国内矫直机行业经过多年发展,但在用户的眼里国产的矫直机仍然不如进口的矫直机,差距何在?

原始创新的差距

从上世纪八九十年代国内的矫直机大发展时代开始,我们的大部分矫直机产品是参照国外的,如Daniel(达涅利)、Bronx(布朗克斯)、舒马格等。经过二十多年的发展,目前国内的矫直机厂家已经有很多,而且使用效果不错的国营生产厂家例如西重所、洛矿、太重等在大型矫直机方面做的相当不错。在小规格矫直机方面,也有几家民营企业例如西安荣光等在业内拥有不错的口碑。但对矫直机的高精度及高速化研究一直停留在原地。尤其在两辊矫直机方面,目前,国外的产品已经可以做到120m/min,而国内任然停留在40m/min甚至30m/min的水平。在矫直机结构的创新方面也投入不足,一方面受企业经营规模及经济实力的影响,另一方面也与没有长远的发展目标,没有看清在这个行业生存的根本仍然是“技术领先”而不是低价取胜。

制作精良的差距

几年前讲这点时更多地将其归结为制造手段的落后,如:加工设备不好、制造环境不行等。随着近几年矫直机企业技改力度的加 大,国内企业在加工设备及制造环境方面有了较大的改善,有些关键的制造设备与国外企业基本相同,新建的厂房也具备了温控条件 。但是,我们的员工队伍则是一只年轻的队伍。一名来访的欧洲客人在参观后曾对我说:贵企业在产品品质方面的压力不小。问其缘由,这位客人提到:你们车间的员工大多数都在30岁之下,但矫直机制造、安装、调试中要的是经验。

采购环境的差距

这是困扰我们的一个问题,国产的矫直机价格要大大低于进口产品才有竞争力,但关键的部件质量很难保证。我们真的羡慕国外的同行,他们总有令人在性能和品质上完全可信赖的供应商。但是在国内的采购环境下鱼龙混杂,如何确保产品的性能?看来企业具备自有的品质鉴别能力是十分必要的,但是要新的投入。另外一个办法就是与供应商一起成长,前提条件是,我们对产品的关键点有十分透彻的把握,品质的底线不会轻易让步。

交钥匙能力的差距

我们很难挡住国外矫直机产品的进口,一个原因是用户采购的不仅仅是矫直机,而是附着在其上的工艺技术。在这一点上,我们 缺乏一个与用户一起成长的历史过程。国外矫直机厂商是在追求不断满足用户因自身发展而不断提出的新需求下而发展成长的,如同 前面所提到,产品是在不断出现新需求下逐步成熟的,如果付出努力并持之以恒,就会形成品牌,才会使用户一有需求就会想到你的 产品。如果我们在矫直机的使用上不能向用户保证我们的产品是解决他们工艺需求的最好方案,就不会获得用户的信任。

当我们回过头看,矫直机行业已经有了相当大的发展,填补了许多空白,我们正在解决有无的问题并且似乎没有什么我们做不了的。但是,如何做高水准的矫直机是我们不得不面对的问题,如果我们想挡住进口:产品不一定是多智能,不一定是高速度,不一定是复合功能,但一定要可靠,要使得住,三年五年后仍是矫直机,可以与国外同类产品比,让国内的用户基本认可。也许,发展的历史过程我们不能省略,但可以通过努力大大缩短发展所用的时间,使我们在原始创新、精良制造、供应网络的培养与交钥匙能力上尽快形成能力,使矫直机行业尽快成熟起来,尽早适应国民经济发展对矫直机的需求。

 

 

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CKING|超金矫直 CJ10XJ-08 -中国最小的管棒矫直机

CKING|超金矫直 CJ10XJ-08 -中国最小钢管矫直机

CKING|超金矫直 CJ10XJ-08 -中国最小钢管矫直机

» 专题报道

CKING|超金矫直 CJ10XJ-08 ——中国最小的管棒矫直机

该机组设计矫直范围为,2.5-5mm之棒材和2.5-8mm的毛细管材,可矫直不锈钢毛细管、铜管、铝管、钛管等各种材质。该矫直机由两台电机驱动,角度和辊缝手动调整,数字显示,调整设置快捷简单;不需地基,安装方便。

该机组从方案论证、三维建模、施工图纸设计前后历时1年,现已投入制造,不久即可面世。据了解,若该机型投入实用,将是国内同类机型中适用规格最小,矫直精度最高(设计矫直精度≤0.3‰,有望达到0.2‰以内),设置调整最方便的10斜辊矫直机。

小管径矫直——矫直界的难题

        众所周知,随着管径的减小,矫直难度逐渐增加。

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10MN大型H型钢压力矫直机组介绍

大型H型钢(指腹板高度≥600mm)是一种高效型材,具有结构自重轻、易于机械加工和构件安装等特点,被广泛的应用于建筑、铁路、造船、近海勘探、石油化工等行业,成为国民经济建设中大力推广的新型绿色环保材料1

目前中小规格H型钢的矫直以辊式矫直为主,且对矫直过程中的腹板凹陷变形、翼缘角度变形问题有比较深入的研究,矫直效果日趋高精度方向发展2。对于大型H型钢的精整矫直,若采用中小规格使用的辊式结构矫直,不仅存在设备结构设计上的困难,而且总体设备重量大、工模具数量多、使用维修较为繁琐3。考虑到大型H型钢矫直工序的生产节奏、矫后直线度、整体投资、运行成本等方面因素,使用压力矫直的方式较为合适,但也会产生新的问题:压力矫直会使大型H型钢的腹板在矫直过程中更倾向于失稳,致使被矫材报废;H型钢规格的增大之后产生的翼缘波浪弯曲不易得到矫正;矫直不同弯曲面时,砧座距离调整范围增大等等不利因素。

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CKING|超金矫直 Φ3-8mm二辊精密矫直滚光机介绍

Φ3-8mm二辊铜棒精密矫直滚光机

Φ3-8mm二辊铜棒精密矫直滚光机

该机组于2011年9月设计方案,10月开始设计,软件采用Proe 4.0,于11月下旬交付图纸制造,期间由于本人还要时不时出差、做方案、技术交流等,有所耽误,历时2月完成。由于期间春节假期及制造厂家工期原因,迟迟不能交货,至样机第一次正式试车时已是2012年5月中旬。

该机组标称工作范围为Φ3-8mm之铜及其合金棒材,实际设计范围为Φ3-15mm;理论矫直速度最快为30m/分;设计矫直精度0.3‰(0.3mm/m),目标是适用于转速7000r/min之自动车床(用于加工电器接插件等)。

 

Φ3-8mm二辊铜棒精密矫直滚光机实物照片

Φ3-8mm二辊铜棒精密矫直滚光机实物照片

该机组采用封闭式预应力框架结构,上凹下凸;角度调节范围10-22°,上辊行程40mm,采用电动压下,液压平衡;角度调整手动(此是用户要求,其实我最早的方案是角度调整亦自动);其中辊缝和角度均采用数显:辊缝测量采用磁致伸缩非接触式传感器,内置于上辊平衡油缸;角度测量采用P+F多圈绝对值旋转编码器(进口件,那个贵啊、货期长啊,以后不用了)。 同时该机组采用了恒压负荷控制技术,在下辊座下内置了负荷控制油缸,工作压力≤25MPa。

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Φ6-15mm二辊铜棒精密矫直滚光机介绍

Φ6-15mm二辊铜棒精密矫直滚光机

Φ6-15mm二辊铜棒精密矫直滚光机

该机组设计矫直能力3-15mm,标称6-15mm,实际测试5-16mm;设计矫直精度直线度≤0.3‰,表面粗糙度≤Ra0.4;实测采用平台塞规检测,料长2.5m,大部分0.1mm塞规不能通过,小部分0.15塞规不能通过;表面粗糙度未测,经验目测达到设计要求。

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二辊矫直机矫直精度提高的途径

    二斜辊矫直适用于矫直厚壁管材、棒材,其矫直精度高,结构简单、调整方便,在银亮材生产、气缸油缸、电机轴、仪器仪表等工业中有着广泛的应用。

二辊矫直的效果取决于合理的辊形设计,对辊形的研究, 在上世纪已取得了很多的成果[14]我们在生产研究中, 从矫直过程变形机理出发,导出了辊形曲线与矫直精度的关系。并以此为依据, 充分利用了前人在几何设计上取得的成果, 在实践中取得了很好的效果。

二辊矫直机的两辊由互成一斜角的凸辊和凹辊组成, 管、棒位于二者辊缝之中, 两辊同向旋转, 在摩擦力的带动下, 圆材一边旋转一边前进, 其前时速度为: 

 

式中——辊子平均直径, mm

n0——辊子的转速, r/min

α——辊子轴线与圆材轴线夹角

圆材旋转一周前进的距离: 

式中 d ——圆材的直径, mm 

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550吨卧式液压压力矫直机

     液压压力矫直机从20世纪下半叶以来发展很快。在大型型材及大锻件的矫直生产中几乎全部采用液压矫直机。液压矫直机具有压力大、结构紧凑、重量轻、易控制、好调整等一系列优点,很适合于压力矫直的工作要求。压力矫直机按照结构型式可分为立式与卧式两种结构形式。

       这里主要介绍一款卧式液压矫直机。现以西安某公司所研制的CJYL-550型卧式液压矫直机为例来说明这种矫直机的基本结构、主要性能和参数。该矫直机机架为C形结构,最大压力为5500kN。可矫直圆钢、方钢、管材、型材及钢轨等条材;也可用于钢材的冷弯成形。机器的操作台很小并采用悬挂式操作面板,操作位置可以自由改变;可以进行直观的精细加工和微量进给,容易得到所需要的加工精度。机架采用焊接结构并经过整体退火,具有足够的强度和刚度。

550吨卧式压力矫直机

550吨卧式压力矫直机

        该矫直机采用卧式布局,一个主缸,两个副缸;压头空行程速度大于40mm/s,带负载0-5mm/s;工作时矫直力及行程可实时显示,并设有行程安全限位装置;两砧座间距调整范围100-1500mm,通过刻度尺和编码器双重显示,液压驱动;翻钢机构采用链式机构,液压驱动;输送辊道液压驱动,可频繁正反转,定位准确。

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Φ8-32mm七辊矫直机组简介

Φ8-32mm七辊矫直机

Φ8-32mm七辊矫直机

Φ8-32mm七辊矫直机

Φ8-32mm七辊矫直机

        该机组安装于西安某稀有金属材料加工企业,主要用于矫直钽、铌、钛、钛合金TC4等冷轧管材,壁厚从0.2mm-4.5mm之间;设计矫直精度0.5‰;交货时实测<0.3‰;矫直速度≤30m/min,无级调速。

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压力矫直机

卧式压力矫直机

最近正在做一台卧式压力矫直机的设计,主机部分已完成80%;接下来就是翻钢机构的设计了。翻钢机构参考了美国瀚川的机构,但是这种机构对圆棒材、方钢、等对称截面比较好用,似乎对我的扁钢不太适用,还在研究中。

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