專利名稱：不銹鋼纖維材料及加工工藝和不銹鋼纖維消聲器器芯的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬汽車消聲器技術(shù)領(lǐng)域，是一種不銹鋼纖維及其加工工藝和不銹鋼纖維消聲器器芯。
汽車消聲器要求其內(nèi)部結(jié)構(gòu)具有盡量好的吸聲降噪功能，目前，消聲器是采用器殼內(nèi)包設(shè)巖棉的方法，但是巖棉在長時(shí)間高溫狀態(tài)下，表面很容易氧化燒結(jié)，造成消聲器損傷，吸聲系數(shù)降低?？紤]采用金屬纖維襯墊在巖棉內(nèi)層內(nèi)，一是保護(hù)巖棉，二是加強(qiáng)吸聲。首先考慮采用的是碳鋼纖維，因?yàn)樘间摾w維有其自然形成的高比表面積，對吸聲降噪效果明顯，但是碳鋼纖維存在兩個(gè)致命缺點(diǎn)，一是不耐高溫，在高溫下容易出現(xiàn)氧化，其異型截面的尖銳端面發(fā)生熔觸，比表面積降低，二是碳鋼纖維的延展性差，抗拉強(qiáng)度低，在切削過程中極易出現(xiàn)斷絨，造成碳鋼纖維成品率低，繞制器芯困難。
如果采用現(xiàn)有的不銹鋼纖維，如1Cr18Ni9Ti，參照GB4086-92《鋼棉纖維》比表面積，不銹鋼原材料通過拔絲的方式，其截面形狀是直經(jīng)為φ0.05-φ0.08的圓形，而且在拔絲過程中由于是擠壓變形，纖維表面設(shè)有魚鱗狀纖維，纖維表面光滑，纖維比表面積小，拔絲圓形截面纖維的比表面積如下截面直徑mm 0.150.130.12 0.09 0.080.07 0.06 0.05比表面積m2/g ＜0.004 ＜0.004 ＜0.005 0.006 ＜0.007 ＜0.008 0.01 ＜0.014如果采用切削處理，比表面積如下當(dāng)量直徑mm 140-220 100-180 70-13046-75 41-6130-50 20-30比表面積m2/g ＞0.016 ＞0.02 ＞0.029 ＞0.048 ＞0.06 ＞0.072 ＞0.118從上述兩組數(shù)據(jù)的對照可看出，切削的不銹鋼纖維比表面積較拉拔的纖維比表面積大得多。因此可以認(rèn)為不銹鋼纖維通過切削工藝，比拉拔工藝處理后的纖維更適用于吸聲降噪。
現(xiàn)有的1Cr8Ni9Ti；不銹鋼纖維抗高溫氧化性能差，不耐腐蝕，而且在鐵素體基體上不存在彌散粒狀的珠光休不利吸聲。
目前，碳鋼纖維切削設(shè)備國內(nèi)外都有售，但成型的不銹鋼纖維切削設(shè)置尚未出現(xiàn)，經(jīng)1Cr8Ni9Ti在德國RG-5鋼棉切削設(shè)備實(shí)際切削發(fā)現(xiàn)，這種原材料除上述缺點(diǎn)之外，還存在纖維布在不均勻，切削阻力大，易掉渣，出材率低。
基于上述問題和分析，本發(fā)明的目的是提供一種抗高溫氧化，耐腐蝕，適合切削，掉渣較少出材率高的不銹鋼金屬纖維材料。
本發(fā)明的第二目的是提供該材料下的切削加工纖維工藝過程。
本發(fā)明的第三目的是提供一種采用該不銹鋼金屬纖維的汽車消聲器器芯。
本發(fā)明的目的實(shí)現(xiàn)，是基于使尾氣通過不鋼絲絨芯，從而吸聲降嗓和保護(hù)巖棉的思路。
本發(fā)明的不銹鋼纖維材料采用1Cr17Mo由如下成份和配比組成(配比采用當(dāng)量百分比)化學(xué)成份 CSi Mn P S Cr Mo Ni Fe含量0.06-0.08 0.4-0.60.4-0.6 ＜0.03＜0.0216.5-180.75-1.2 ＜0. 2 余量該不銹鋼1cr17M，具有以下的機(jī)械性能抗拉強(qiáng)度α=880-1000N/mm2，延伸率ε=6-12％。
該不銹鋼纖維是異型截面，其截面形狀是三角形，楔形，半圓形和不規(guī)則的多邊形。
本發(fā)明1cr17Mo的切削加工纖維工藝是在鋼棉切削設(shè)備上進(jìn)行的，其中，切削過程中使用高速鋼M2，齒距T-0.18-0.25mm鋸齒形刀具。
材料1Cr17Mo線徑ψ=3.0±0.05切絲速度30-36m/min序號(hào) 1 2 34余絲厚度mm 2.3-2.4 1.7-1.8 1.1-1.2 0.70-0.85切絲過程使用2#M2切絲刀具，刀具角度α=40～42°當(dāng)量直徑是46-130μm，換刀時(shí)間間隔不超過五分鐘，換刀時(shí)不可同時(shí)退兩把以上刀具；接絲時(shí)對準(zhǔn)斷面，不銹鋼絲不允許扭勁，對焊時(shí)根據(jù)絲徑、余量厚度調(diào)整時(shí)對焊機(jī)間隙和對焊機(jī)電流；切絲過程中每個(gè)工位缺原絲不超過三根。詳細(xì)切絲工藝參見不銹鋼纖維加工工藝。
本發(fā)明汽車消聲器器芯是將不銹鋼纖維絨繞制成筒狀，該筒狀可以為矩形、梯形、圓形筒，用于襯墊在消聲器巖棉內(nèi)層。所用不銹鋼纖維采用前述1Cr17M。材料，纖維絨筒內(nèi)層設(shè)置有螺旋骨架，螺旋骨架采用不銹鋼絲余料繞制成筒狀，厚度要求b=0.70-0.85mm，骨架螺旋方向?yàn)樽笮?br> 由于本發(fā)明采取了上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有金屬纖維和消聲器技術(shù)相比，具有抗高溫氧化，耐腐蝕，無掉渣，可有效吸聲降噪，保護(hù)巖棉等優(yōu)點(diǎn)。
下面結(jié)合附圖及實(shí)例對本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)特征作進(jìn)一步說明。


圖1表示將不銹鋼絲加工成纖維的切削原理示意圖。
圖2表示不銹鋼絲在鋼棉切削機(jī)上的盤絲原理圖。
圖3表示切絲刀具結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4表示消聲器器芯骨架結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5表示消聲器器芯結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6表示消聲器結(jié)構(gòu)示意圖。
不銹鋼原材料使用鋼棉切削專用設(shè)備，使用鋸齒形專用刀具，不銹鋼纖維切削原理如圖1所示，不銹鋼絲攀設(shè)在繞絲輪1.1之間作直線運(yùn)動(dòng)，受到刀具1.2的切削。如圖2所示，不銹鋼絲2.1經(jīng)過校直器2.2，首先通過繞絲輪2，再通過繞絲輪1在兩輪之間繞絲16根后，鋼絲通過繞絲輪1直接繞到繞絲輪4，在繞絲輪4和3之間同樣繞16根后由繞絲輪3拉出，通過導(dǎo)向輪2.3繞到繞絲輪6，在繞絲輪6和5之間繞滿16根絲后由繞絲輪5拉出直接繞到繞絲輪8，在繞絲輪8和7間繞滿16根后由繞絲輪7拉出繞到收絲機(jī)構(gòu)2.5上。切削出來的纖維纏繞在收纖機(jī)構(gòu)2.4上。
不銹鋼絲受轉(zhuǎn)動(dòng)輪摩擦力的作用作直線運(yùn)動(dòng)。
鋸齒形刀具如圖3所示。
不銹鋼原材料經(jīng)過鋸齒形刀具的切削，截面形狀由ψ3.0圓形截面變?yōu)楫?dāng)量直徑為ψ0.03-ψ0.23m的異形截面，截面形狀為三角形、楔形、半圓形和不規(guī)則的多邊形，不銹鋼纖維表面粗糙，纖維表面附有錢鱗狀纖維，增大了纖維的比表面積。
由于不銹鋼纖維是異型截面，表面粗糙。不銹鋼纖維比表面積大，其對聲波的阻尼作用增強(qiáng)。不銹鋼纖維異型截面吸聲降噪作用可參見《異型截面金屬纖維吸聲系數(shù)》測量報(bào)告。由測量報(bào)告可以看出，異型截面纖維吸聲系數(shù)比圓形截面纖維吸聲系數(shù)大得多。本發(fā)明的不銹鋼纖維具有抗高溫氧化性能。經(jīng)試驗(yàn)試驗(yàn)方法試驗(yàn)方法1.500℃保溫10分鐘不燃，顏色呈黃銅色2.700℃保溫10分鐘不燃，顏色呈藍(lán)色本發(fā)明的不銹鋼纖維具有原材料采用1Cr17Mo的特征。1Cr17Mo原材料屬于鐵素體不銹鋼。切削性能較1cr18Ni9Ti有較顯著的改善。Mo不僅能改善材料的高溫抗氧化性，耐腐蝕性，而且在鐵素體基體上彌散粒狀的珠光體，在原材料拉拔過程中，層狀的鐵素體沿著拉拔方向作纖維狀分布。1Cr17Mo材料切削過程中纖維分布均勻，切削阻力小，掉渣輕，出材率高，工人勞動(dòng)強(qiáng)度降低，出材率7900套/噸，勞動(dòng)生產(chǎn)率180套/班，分別比使用1cr18Ni9Ti時(shí)提高64％和50％。
1Cr17Mo不銹鋼材料化學(xué)成份標(biāo)準(zhǔn)GB1220-92化學(xué)成份 C Si Mn P S Cr Mo Ni Fe含量 ≤0.12≤1. 0 ≤1.0 ≤0.04 ≤0.03 16-18 0.75-102 ＜0.4 余量1Cr17Mo不銹鋼材料化學(xué)成分最佳配比化學(xué)成份 CSi Mn P S Cr Mo NiFe含量 0.06-0.08 0.4-0.6 0.4-0.6 ＜0.03 ＜0.02 16.5-18 0.75-1.2＜0.2 余量配比采用當(dāng)量百分比。
本發(fā)明的不銹鋼纖維具有對材料的機(jī)械性能如下要求的特征?？估瓘?qiáng)度α=880-1000N/mm2，延伸率σ=6-12％。不銹鋼絲原材料通過熱處理的方式不能滿足保證切削條件下原材料抗拉強(qiáng)度的要求。因此，原材料ψ6.5不銹鋼絲通過合理的壓縮比--冷拉拔的方式提高原材料φ3.0不銹鋼絲的抗拉強(qiáng)度。在拉拔中，經(jīng)過適當(dāng)?shù)幕鼗鹛幚砗退嵯?。保證ψ6.5不銹鋼奪材料在拉拔過程中，纖維沿變形方向分布，保證不銹鋼原材料在切削過程中，切削阻力小，纖維連續(xù)，掉屑少，纖維彈性好，材料的這些機(jī)械保證了不銹鋼纖維在加工過程中的順利切削。同時(shí)保證了出材率和勞動(dòng)生產(chǎn)率。
本發(fā)明的不銹鋼纖維在加工工藝上具有如下特征使用設(shè)備RG-3不銹鋼纖維切削生產(chǎn)線。RG-3生產(chǎn)線系仿造德國RG-5鋼棉切削設(shè)備。RG-5設(shè)備主要用于切削低碳鋼纖維，產(chǎn)品用于剎車片(半金屬摩擦材料)中。
工具工裝高速鋼M2刀具(規(guī)格124×58×8)冷卻液皂化液配比是1∶50材料1Cr17Mo。線徑φ3.0±0.05抗拉強(qiáng)度α=880-1000N/mm2、延伸率δ=6-12％切絲速度30-36m/min在RG-3主機(jī)生產(chǎn)線上使用四個(gè)工位，每個(gè)工位保持3-4把刀具，切絲分四遍切削，最后一遍控制骨架絲余量0.70-0.85序號(hào) 1 234余絲厚度mm 2.3-2.4 1.7-1.8 1.1-1.2 0.70-0.85切絲過程使用2#M2切絲刀具，刀具角度α=40～42°當(dāng)量直徑是46-130μm，換刀時(shí)間間隔不超過五分鐘，換刀時(shí)不可同時(shí)退兩把以上刀具；接絲時(shí)對準(zhǔn)斷面，不銹鋼絲不允許扭勁，對焊時(shí)根據(jù)絲徑、余量厚度調(diào)整時(shí)對焊機(jī)間隙和對焊機(jī)電流；切絲過程中每個(gè)工位缺原絲不超過三根。詳細(xì)切絲工藝參見不銹鋼纖維加工工藝。
本發(fā)明的不銹鋼纖維繞制消聲器芯的加工工藝具有如下特征。
工序繞骨架-繞芯-檢驗(yàn)包裝設(shè)備c616車床工具工裝專用芯軸、壓絲滾材料不銹鋼纖維1Cr17Mo當(dāng)量直徑ψ0.03-ψ0.131繞骨架在c616車床上，用不銹鋼絲余料繞骨架，厚度要求為b=0.70-0.85mm，骨架螺旋方向?yàn)樽笮?，螺距T=20mm，波峰至波谷高h(yuǎn)=1.2mm，兩端為平整圈，如圖4所示，2繞芯在c616車床上裝卡找正芯軸，裝卡找正壓絲滾，與芯軸等高且平行，按纖維重量要求稱量，剪絲并挑出不合要求的寬片及短碎纖維，待用。將骨架裝在芯軸上固定好，保證螺距20mm，兩端為平整圈。將稱好的纖維拉緊，攤勻在風(fēng)架上，用壓絲滾輕滾實(shí)，并視骨架的厚度及重量選配纖維，保證絨重要求。要求纖維必須均勻平滑繞到骨架上，纖維于內(nèi)架結(jié)合應(yīng)牢固，壁厚應(yīng)均勻，允差不大于2mm，骨架離兩端面必須縮回去3-10mm。3檢驗(yàn)包裝按各工序要求嚴(yán)格檢驗(yàn)，控制各工序質(zhì)量，完工后100％檢驗(yàn)。交檢合格后裝箱，不允許碰壓。
消聲器器簡圖如圖5，其中骨架5.2的外部包設(shè)不銹鋼纖維層5.1。消聲器結(jié)構(gòu)示意圖如圖6，其中殼體內(nèi)部設(shè)置有帶網(wǎng)孔的排氣管6.2，排氣管6.2的外部包設(shè)器芯6.1，器芯6.1和殼體之間為巖棉層6.3。
消聲器芯參數(shù)產(chǎn)品型號(hào)長度mm內(nèi)徑mm外徑mm絨重(克)L142142± ψ55+2ψ68+238+4L170170±2ψ55+2ψ68+245+4L135135±2ψ55+2ψ68+236+4L160160±2ψ55+2ψ68+243+4L175175±2ψ55+2ψ68+245+5L238238±2ψ55+2ψ68+260+5L63 63±1 ψ45+2ψ65+145+5L125125±1ψ46+20 ψ59±2 50+5220×160220/ 160 74±5200/100×150 200/100 / 150 54±權(quán)利要求
1.一種不銹鋼纖維材料，其特征在于采用1Cr17Mo，有如下成份和配比組成(配比采用當(dāng)量百分比)化學(xué)成份CSi Mn P S Cr Mo Ni Fe含 量 0.06-0.08 0.4-0.60.4-0.6 ＜0.03 ＜0.021 6.5-18 0.75-1.2 ＜0.2 余量
2.如權(quán)利要求1所述的一種不銹鋼纖維材料，其特征在于該不銹鋼1Cr17Mo，具有以下性能抗拉強(qiáng)度α=880-1000N/mm2，延伸率ε=6-12％。
3.如權(quán)利要求1或2所述的一種不銹鋼纖維材料，其特征在于是異型截面，其截面形狀是三角形，楔形，半圓形和不規(guī)則的多邊形。
4.一種不銹鋼纖維材料的加工工藝，其特征在于是在鋼棉切削設(shè)備上進(jìn)行的，其中，切削過程中使用高速鋼M2，齒距T-0.18-0.25mm鋸齒形刀具，材料1Cr17Mo線徑ψ=3.0±0.05切絲速度30-36m/min。
5.如權(quán)利要求4所述的一種不銹鋼纖維材料的加工工藝，其特征在于在主機(jī)上使用四個(gè)工位，每個(gè)工位保持3-4把刀具，切絲分四遍切削，最后一遍控制骨架絲余量0.70-0.85序號(hào) 123 4余絲厚度mm 2.3-2.4 1.7-1.8 1.1-1.2 0.70-0.85切絲過程使用2#M2切絲刀具，刀具角度α=40～42°當(dāng)量直徑是46-130μm，換刀時(shí)間間隔不超過五分鐘，換刀時(shí)不可同時(shí)退兩把以上刀具；接絲時(shí)對準(zhǔn)斷面，不銹鋼絲不允許扭勁，對焊時(shí)根據(jù)絲徑、余量厚度調(diào)整時(shí)對焊機(jī)間隙和對焊機(jī)電流；切絲過程中每個(gè)工位缺原絲不超過三根。
6.一種不銹鋼纖維消聲器器芯，其特征在于是將不銹鋼纖維絨繞制成筒狀，該筒狀可以為矩形、梯形、圓形筒，用于襯墊在消聲器巖棉內(nèi)層。
7.如權(quán)利要求6所述的一種不銹鋼纖維消聲器器芯，其特征在于所述不銹鋼纖維采用1Cr17Mo材料纖維絨筒內(nèi)層設(shè)置有螺旋骨架，螺旋骨架采用不銹鋼絲余料繞制成筒狀，厚度要求b=0.70-0.85mm，骨架螺旋方向?yàn)樽笮?br> 全文摘要
本發(fā)明為汽車消聲器技術(shù)領(lǐng)域提供了一種不銹鋼纖維材料及其加工工藝,還提供了一種利用該不銹鋼纖維制成的消聲器器芯。它的主要特點(diǎn)采用1Cr17Mo,由如下成分和配比組成:化學(xué)成分C0.06—0.08,Si0.4—0.6,Mn0.4—0.6,P<0.03S<0.021,Cr6.5—18,Mo0.75—1.2,Ni<0.2Fe余量,其加工工藝是在鋼棉切削設(shè)備上進(jìn)行的。消聲器器芯是在骨架外包設(shè)不銹鋼纖維絨筒。與現(xiàn)有金屬纖維和消聲器技術(shù)相比,具有抗高溫氧化,耐腐蝕,無掉渣,可有效吸聲降噪,保護(hù)巖棉等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B23P17/00GK1287182SQ9912016
公開日2001年3月14日 申請日期1999年9月7日 優(yōu)先權(quán)日1999年9月7日
發(fā)明者宋鐵軍, 張玉坤, 時(shí)劍峰 申請人:南陽金屬纖維實(shí)業(yè)公司