慣性器件常用材料及其加工特點(diǎn)

1、慣性器件常用材料及其加工特點(diǎn),11S008XXX XXX,,慣性器件一種慣性測(cè)量裝置，可以測(cè)量角運(yùn)動(dòng)參數(shù)，平移運(yùn)動(dòng)加速度。它將測(cè)得的數(shù)據(jù)傳給計(jì)算機(jī)進(jìn)行運(yùn)算，獲得運(yùn)動(dòng)物體的速度和位置 。 其中最有代表性的就是陀螺儀，它是衛(wèi)星，火箭飛機(jī)等的重要部件。,,,,1.1 慣性器件的常用材料及其應(yīng)用1.2 鋁合金及其加工特點(diǎn)1.3 鈹材及其加工特點(diǎn)1.4 磁性材料及其加工特點(diǎn)1.5 彈性材料及其加工特點(diǎn),慣性器件常用材

2、料及其加工特點(diǎn),,,慣性器件的常用材料及其應(yīng)用,,,鋁合金及其加工特點(diǎn),2.1 防銹鋁合金的特性2.2 硬鋁合金的特性2.3 超硬鋁合金的特性2.4 AL-Si系鑄造鋁合金的特性2.5 AL-Cu系鑄造鋁合金的特性2.6 鋁合金的熱處理2.7 鋁合金的切削加工特點(diǎn),,,鋁合金及其加工特點(diǎn),2.1 防銹鋁合金的特性,主要指Al-Mg系和Al-Mn系合金，代號(hào)LF，常用牌號(hào)LF2、LF6、LF21 優(yōu) 點(diǎn)：具有適

3、中的強(qiáng)度，優(yōu)良的塑性，易于拉伸、沖壓成形，易于 焊接，抗腐蝕性能較好。 缺 點(diǎn)：熱處理強(qiáng)化效果很弱，可通過(guò)冷變形的方法進(jìn)行材料強(qiáng)化處 理，如碾壓、拉拔等。 應(yīng) 用：制造陀螺穩(wěn)定平臺(tái)和慣性儀表的外罩，也可制造受力較小的 支架和墊片等零件,,,鋁合金及其加工特點(diǎn),2.2 硬鋁合金的特

4、性,主要指Al-Cu-Mg系合金，代號(hào)LY，常用牌號(hào)LF2、LF6、LF21 優(yōu) 點(diǎn)：具有適中的強(qiáng)度，優(yōu)良的塑性，易于拉伸、沖壓成形，易于 焊接，抗腐蝕性能較好。 缺 點(diǎn)：熱處理強(qiáng)化效果很弱，可通過(guò)冷變形的方法進(jìn)行材料強(qiáng)化處 理，如碾壓、拉拔等。 應(yīng) 用：制造陀螺穩(wěn)定平臺(tái)和慣性儀表的外罩，也可制造受力較小

5、的 支架和墊片等零件,,,鋁合金及其加工特點(diǎn),2.3 超硬鋁合金的特性,主要指Al-Cu-Mg-Zn系合金，代號(hào)LC，常用牌號(hào)LC4 優(yōu) 點(diǎn)：在鋁合金中具有最高的強(qiáng)度，淬火-人工時(shí)效后σb=0.6GPa。 缺 點(diǎn)：塑性比一般硬鋁低，金相組織穩(wěn)定性差。 應(yīng) 用：制造螺旋泵的殼體、階梯軸和泵蓋等零件,,,鋁合金及其加工特點(diǎn),2.4 AL-Si系鑄造

6、鋁合金的特性,鋁-硅合金是常用的鑄鋁合金，代號(hào)ZL-1，常用牌號(hào)ZL101、ZL104 優(yōu) 點(diǎn)：流動(dòng)性好、收縮率低，具有優(yōu)良的鑄造性能，適用于鑄造形 狀復(fù)雜的零件。 缺 點(diǎn)： 應(yīng) 用：制造儀表的底座、殼體、框架、支架等零件,,,鋁合金及其加工特點(diǎn),2.5 AL-Cu系鑄造鋁合金的特性,鋁-銅合金是一種高強(qiáng)度鑄鋁合金，代號(hào)ZL-2，常用牌號(hào)ZL201

7、 優(yōu) 點(diǎn)：具有良好的綜合力學(xué)性能，合金的固熔體成分隨溫度顯著變 化，能獲得良好的熱處理效果，顯著提高合金的力學(xué)性能。 缺 點(diǎn)： 應(yīng) 用：制造陀螺穩(wěn)定平臺(tái)的臺(tái)體、框架等零件,,,鋁合金及其加工特點(diǎn),2.6 鋁合金的熱處理,在鋁合金零件的生產(chǎn)過(guò)程中，對(duì)材料或零件進(jìn)行熱處理，不僅是改善材料工藝性的需要，而且是消除應(yīng)力、穩(wěn)定組織、穩(wěn)定尺寸、保證產(chǎn)品精度的

8、重要措施。 退火處理：410~450℃,使合金組織發(fā)生再結(jié)晶，由硬化狀態(tài)轉(zhuǎn)變成軟 化狀態(tài)，提高材料的塑性，易于成形加工。 回火處理：130℃以下，消除加工應(yīng)力。 人工時(shí)效： 175℃，消除加工應(yīng)力、提高穩(wěn)定性 淬火處理：提高材料的強(qiáng)度和硬度，獲得優(yōu)良的力學(xué)性能和穩(wěn)定的結(jié) 晶組織 穩(wěn)定處理：加熱175

9、℃，低溫箱冷卻- 60℃、干冰冷卻- 78℃、液氮冷 卻-196℃。循環(huán)交替進(jìn)行。,,,鋁合金及其加工特點(diǎn),2.7 鋁合金的切削加工特點(diǎn),1） 硬度和強(qiáng)度低，可采用較大的切削用量，可不使用冷卻潤(rùn)滑液，切削 性能較好，加工效率高；但工件表面易產(chǎn)生碰傷、劃傷和變形；2） 彈性模量小，在切削力和夾緊力的作用下，易產(chǎn)生較大的彈性變形和 塑性變形，高精度零件的加工尺寸

10、容易發(fā)生變化；3） 結(jié)晶組織均勻，硬度和強(qiáng)度低，有利于采用天然單晶金剛石刀具進(jìn)行 精密/超精密切削加工；4） 導(dǎo)熱系數(shù)大，切削溫度低，刀具磨損小，有利于延長(zhǎng)刀具壽命和控制 零件的尺寸精度；5） 熔點(diǎn)低，容易產(chǎn)生積屑瘤，影響零件尺寸精度和表面質(zhì)量。,,,,常用鋁合金材料及其應(yīng)用總結(jié),,,鈹材及其加工特點(diǎn),3.1 鈹材的物理、機(jī)械性能及應(yīng)用3.2 鈹材毛坯的制備方法3.3 鈹材的干加工方法3.4 鈹材的濕

11、加工方法3.5 鈹材的加工特點(diǎn),,,鈹材及其加工特點(diǎn),3.1 鈹材的物理、機(jī)械性能及應(yīng)用,鈹材是輕稀有金屬之一，具有許多獨(dú)特的物理性能，如密度低、比剛度高、導(dǎo)熱性好、無(wú)磁性等，是理想的慣性器件結(jié)構(gòu)零件的材料。 鈹材的脆性大，抗沖擊強(qiáng)度低，存在缺口敏感性，微小裂紋易使材料產(chǎn)生開(kāi)裂。增加其它合金元素可提高鈹材的塑性。 鈹材主要用于制造臺(tái)體、內(nèi)/外環(huán)、底座、浮筒、端蓋和支架等零件。,,,鈹材及其加工特點(diǎn),3.2

12、鈹材毛坯的制備方法,鈹材毛坯采用粉末冶金的方法制備。 生產(chǎn)過(guò)程一般經(jīng)過(guò)熔煉、鑄錠、制粉、冷靜壓成坯、脫氣、熱等靜壓等工序完成。 鈹材容易氧化，熔煉和熱等靜壓工序需要在真空條件下進(jìn)行,,,鈹材及其加工特點(diǎn),3.3 鈹材的干加工方法,鈹材有毒，對(duì)人體有傷害，干式加工應(yīng)采取必要的保護(hù)措施。 在機(jī)床附近安裝大流量的吸氣抽風(fēng)裝置，風(fēng)速達(dá)到70m/s； 保持加工區(qū)處于負(fù)壓狀態(tài)，防止有害氣體擴(kuò)散； 被污染的氣體

13、經(jīng)過(guò)凈化處理后排放。,,,鈹材及其加工特點(diǎn),3.4 鈹材的濕加工方法,鈹材有毒，對(duì)人體有傷害，濕式加工應(yīng)采取必要的保護(hù)措施。 用隔離罩將機(jī)床的切削加工部分與機(jī)床其它部分隔離，切削產(chǎn)生的鈹屑和鈹塵被限制在封閉的隔離區(qū)域內(nèi)； 獨(dú)立的冷卻系統(tǒng)提供冷卻潤(rùn)滑液； 冷卻液必須經(jīng)過(guò)沉淀過(guò)濾，切屑要回收； 獨(dú)立的通風(fēng)系統(tǒng)對(duì)切削區(qū)域通風(fēng),,,鈹材及其加工特點(diǎn),3.5 鈹材的加工特點(diǎn),1） 鈹材的脆性大，切削過(guò)程易產(chǎn)生崩角、掉渣現(xiàn)象，必須選

14、擇合理的切 削參數(shù)的刀具角度，減小切削力；2） 鈹粉粒徑的均勻性和材質(zhì)的致密性較差，表面粗糙度Ra1.6~3.2，常 采用表面涂敷金屬層提高表面的加工質(zhì)量；3） 切削表面易出現(xiàn)微裂紋層和表面殘余應(yīng)力，影響零件精度和表面質(zhì)量 需要采用熱處理和化銑的方法提高精加工的質(zhì)量；4） 鈹材易氧化，氧化層硬且脆，加劇刀具的磨損，一般采用鎢鈷類硬質(zhì) 合金刀具或立方氮化硼刀具，金剛石刀具用于最后的精加

15、工。,,,磁性材料及其加工特點(diǎn),4.1 硬磁材料的特點(diǎn)及性能要求4.2 常用硬磁材料的種類和用途4.3 硬磁材料的加工特點(diǎn)4.4 軟磁材料的用途及性能要求4.5 常用軟磁材料的種類和用途4.6 軟磁材料的加工特點(diǎn),,,磁性材料及其加工特點(diǎn),4.1 硬磁材料的特點(diǎn)及性能要求,硬磁材料主要用于制造永磁體以產(chǎn)生磁場(chǎng)，具有體積小、磁場(chǎng)穩(wěn)定、不發(fā)熱、不消耗能量和成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。 對(duì)硬磁材料性能的要求： 具有高的磁能積，

16、以利于提高慣性器件的性能和小型化； 具有高的磁穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性和時(shí)間穩(wěn)定性； 具有良好的鑄造性能和燒結(jié)性能，有良好的結(jié)晶狀態(tài)； 具有良好的機(jī)械加工性能，有利于用機(jī)械加工的方法生產(chǎn)出高精度 的磁鋼零件,,,磁性材料及其加工特點(diǎn),4.2 常用硬磁材料的種類和用途,1） 鋁鎳鈷永磁合金 AlNiCo5—含鈷24%； AlNiCo8—含鈷34% 用于制造各種電磁元件2） 稀土鈷永磁合金

17、YCo5、SmCo5、Sm2Co17、SmPrCo5、CeCo5 用于制造永磁電機(jī)3） 磁滯合金 鐵鈷釩、鐵錳鎳、鐵鈷鎢、鐵鈷鎢鉬 用于制造磁滯馬達(dá),,,磁性材料及其加工特點(diǎn),4.3 硬磁材料的加工特點(diǎn),1） 硬磁材料晶粒粗大，硬且脆，不能用切削的方法加工，只能采用電加 工和磨削加工；2） 毛坯加工余量大，粗精加工工序分開(kāi)，提高加工效率；3） 容易出現(xiàn)崩角、掉渣和裂紋等缺陷；4）

18、磨削熱高，選用導(dǎo)熱性能好的冷卻潤(rùn)滑液；5） 采用電解磨削法加工工藝，提高加工效率和加工質(zhì)量。,,,磁性材料及其加工特點(diǎn),4.4 軟磁材料的用途及性能要求,軟磁材料主要用于制造陀螺馬達(dá)、傳感器和力矩器的鐵芯。 對(duì)軟磁材料性能的要求： 具有高的磁導(dǎo)率，提高儀表的靈敏度； 具有小的矯頑力、減少鐵芯的磁滯損耗； 具有高的磁飽和強(qiáng)度，提高鐵芯的磁性能，減小鐵芯的體積； 具有高的電阻率，減小鐵芯的渦流損耗。,,,磁性

19、材料及其加工特點(diǎn),4.5 常用軟磁材料的種類和用途,1） 純鐵 矯頑力小，磁導(dǎo)率高 用于制造電磁銜鐵和電機(jī)極靴2） 硅鋼片 D41、D41、D43 矯頑力小，磁導(dǎo)率高，低損耗 用于制造電磁元件的沖片和鐵芯3） 鐵鎳合金 1J79、1J65、1J46、1J21 用于制造傳感器、力矩器的沖片，各種磁屏蔽、磁分流元件,,,磁性材料及其加工特點(diǎn),

20、4.6 軟磁材料的加工特點(diǎn),1） 零件要求的磁向應(yīng)于軋制方向一致，保證材料磁性能充分發(fā)揮；2） 軟磁材料零件沖片應(yīng)認(rèn)真清理毛刺；減小渦流損失；3）軟磁材料熱處理后，塑性下降，硬度和脆性增加，加工困難。疊裝組 件加工時(shí)容易出現(xiàn)開(kāi)裂和表面燒傷；4）軟磁材料沖片容易變形，且振動(dòng)、沖擊對(duì)磁性能有不良影響，應(yīng)保持 疊裝組件整齊有序，防止變形和磁性能損失。,,,,常用磁性材料及其應(yīng)用,,,彈性材料及其加工特點(diǎn),5.1 對(duì)

21、彈性材料性能的要求5.2 彈性材料的種類和用途5.3 鈹青銅的加工特點(diǎn),,,彈性材料及其加工特點(diǎn),5.1 對(duì)彈性材料性能的要求,1） 具有良好的力學(xué)性能、較高的強(qiáng)度極限、彈性極限和疲勞壽命；2） 具有良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能、較小的彈性模量溫度系數(shù)、小的彈性滯 后和彈性后效；3） 具有良好的加工工藝性，容易獲得形狀復(fù)雜的彈性零件；4） 具有良好的穩(wěn)定性，高的軟化溫度、耐用溫度和耐腐蝕性能。,,,彈性材料及其加工特點(diǎn),5

22、.2 彈性材料的種類和用途,1） 冷變形強(qiáng)化型彈性合金 1Cr18Ni9Ti、QSn6.5-0.1、QSn6.5-0.4 用于制造減振支架彈簧、接點(diǎn)彈簧2） 淬火強(qiáng)化型彈性合金 70Si2CrA、3Cr13 用于制造彈簧夾、扭桿和簧片3） 淬火—時(shí)效強(qiáng)化型彈性合金 鈹青銅QBe2、3J53、 3J58 用于制造撓性接頭,,,彈性材料及其加工特點(diǎn),5.