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香檳絲生產(chǎn)工藝設(shè)計實(shí)驗(yàn) 已有1人參與
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香檳絲生產(chǎn)工藝設(shè)計實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)日期：2011年3月14日至2011年4月12日 實(shí)驗(yàn)人員：孟志瑞 王志 張彬 張強(qiáng) 1．實(shí)驗(yàn)?zāi)康?br /> 使用兩種不同的盤條Q195和TS06，分別試驗(yàn)生產(chǎn)香檳絲線。每種盤條設(shè)計兩種不同的生產(chǎn)工藝，通過試驗(yàn)生產(chǎn)過程對原始材料和每一道工序的質(zhì)量檢測，包括基本力學(xué)指標(biāo)測試和數(shù)值分散度的測量，力爭得到性能穩(wěn)定的適于高速的香檳絲產(chǎn)品。 2．實(shí)驗(yàn)儀器 機(jī)械拉力試驗(yàn)機(jī)、線材扭轉(zhuǎn)拉絲機(jī)、光學(xué)顯微鏡等 3．實(shí)驗(yàn)原理 （1）實(shí)驗(yàn)中設(shè)計的兩種不同的工藝流程圖為： 工藝一： 直徑6.5mm的盤條——直徑3.2的鋼絲（慢拔）——直徑1.92mm的鋼絲(快拔)——退火（窯爐，溫度高）——水箱—— 退火（無氧）——鍍鋅 工藝二：直徑6.5mm的盤條——直徑3.2的鋼絲（慢拔）——直徑1.92mm的鋼絲(快拔)——退火（電爐，溫度低）——水箱—— 退火（無氧）——鍍鋅 兩種不同的生產(chǎn)工藝，主要的不同在于退火溫度不同，窯爐退火溫度高，電爐退火溫度低。 （2）每一道工序的力學(xué)指標(biāo)進(jìn)行至少6次測量，得到平均的力學(xué)指標(biāo)數(shù)值和方差的對比結(jié)果，評估原始材料和后續(xù)每道工序的穩(wěn)定性。 方差的平方根即為標(biāo)準(zhǔn)差，其相應(yīng)的計算公式為： 4．實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟 (1)將兩種不同的盤條Q195和TS06分別按照兩種不同的工藝流程來進(jìn)行生產(chǎn)。 (2)生產(chǎn)試驗(yàn)過程中要對每一道工序進(jìn)行嚴(yán)格質(zhì)量檢測。 每一道工序的力學(xué)指標(biāo)（包括：強(qiáng)度、硬度、金相）進(jìn)行至少6次測量，得到平均的力學(xué)指標(biāo)數(shù)值和方差的對比結(jié)果，評估原始材料和后續(xù)每道工序的穩(wěn)定性。 (3) 時效的影響及測量。 放置一周、兩周、三周和四周后，分別對最終的產(chǎn)品的力學(xué)性能進(jìn)行測量。 5．?dāng)?shù)據(jù)記錄及處理 5.1 原始盤條力學(xué)指標(biāo) 表1 型號 線徑(㎜) 最大拉力（N) 抗拉強(qiáng)度(N/mm2) 延伸率（％） Q195 6.61 12500 364.3 24 TS06 6.51 11850 356 28 金相圖 圖1 Q195盤條（橫面）硬度120hv 圖2 TS06盤條（橫面）硬度100hv 圖3 Q195盤條（縱面）硬度120hv 圖4 TS06盤條（縱面）硬度100hv 5.2 每一道工序的力學(xué)指標(biāo)進(jìn)行至少6次測量，得到平均的力學(xué)指標(biāo)數(shù)值和方差 盤條經(jīng)大拔至1.92mm光絲測得： 表2 型號 線徑（mm） 抗拉強(qiáng)度平均值(N/㎜2) 延伸率平均值 抗拉強(qiáng)度方差值 Q195 1.97-1.98 895.1 2.875 8.67 TS06 1.97-1.98 896.4 2.625 12.40 金相圖 圖5 Q195光絲1.92（橫面）硬度222hv 圖6 Q195光絲1.92（縱面）硬度251hv 圖7 TS06光絲1.92（橫面）硬度245hv 圖8 TS06光絲1.92（縱面）硬度227hv 1.92光絲經(jīng)煤爐退火后測得： 表3 型號 線徑（mm） 抗拉強(qiáng)度平均值(N/㎜2) 延伸率平均值 抗拉強(qiáng)度方差值 Q195 1.97-1.98 342.285 27.75 6.73 TS06 1.96-1.98 322.245 27.9 6.10 金相圖 圖9 Q195煤1.92（橫）硬度122hv 圖10 Q195煤1.92（縱）硬度122hv 圖11 TS06煤1.92（橫）硬度116hv 圖12 TS06煤1.92（縱）硬度116hv 1.92光絲經(jīng)電爐退火后測得 表4 型號 線徑（mm） 抗拉強(qiáng)度平均值(N/㎜2) 延伸率平均值 抗拉強(qiáng)度方差值 Q195 1.97-1.98 340.355 25.8 6.84 TS06 1.96-1.98 308.255 25.45 6.10 金相圖 圖13 Q195電爐1.92（橫）硬度122hv 圖14 Q195電爐1.92（縱）硬度122hv 圖15 TS06電爐1.92（橫）硬度90hv 圖16 TS06電爐1.92（縱）硬度90hv 1.92煤爐退火絲經(jīng)大水箱拉拔至0.935mm光絲測得 表5-1 型號 線徑（mm） 抗拉強(qiáng)度平均值(N/㎜2) 延伸率平均值 抗拉強(qiáng)度方差值 Q195 0.94-0.945 617.96 3.2 11.62 TS06 0.94-0.945 586.28 3.05 11.10 上工序的0.935mm光絲經(jīng)電爐退火得無氧絲相關(guān)數(shù)據(jù) 表5-2 型號 線徑（mm） 抗拉強(qiáng)度平均值(N/㎜2) 延伸率平均值 抗拉強(qiáng)度方差值 Q195 0.94 331.385 29 3.41 TS06 0.94-0.945 309.135 29.4 2.28 上工序的無氧絲經(jīng)中鍍得到鍍鋅絲，測得相關(guān)數(shù)據(jù) 表5-3 型號 線徑（mm） 抗拉強(qiáng)度平均值(N/㎜2) 延伸率平均值 抗拉強(qiáng)度方差值 雙扭轉(zhuǎn)圈數(shù) 上鋅量（g/mm2) Q195 0.95-0.96 357.495 26.83 4.19 63 85.7 TS06 0.945-0.95 349.51 27.25 3.64 65 99.3 金相圖 圖17 Q195煤0.95鍍鋅（橫）硬度116hv 圖18 Q195煤0.95鍍鋅（縱）硬度116hv 圖19 TS06煤0.95鍍鋅（橫）硬度112hv 圖20 TS06煤0.95鍍鋅（縱）硬度112hv 1.92電爐退火絲經(jīng)大水箱拉拔至0.935光絲測得 表6-1 型號 線徑（mm） 抗拉強(qiáng)度平均值(N/㎜2) 延伸率平均值 抗拉強(qiáng)度方差值 Q195 0.94-0.945 666.205 2.9 10.81 TS06 0.94-0.945 582.7 3 12.07 上道工序的0.935光絲經(jīng)電爐退火得無氧絲相關(guān)數(shù)據(jù) 表6-2 型號 線徑（mm） 抗拉強(qiáng)度平均值(N/㎜2) 延伸率平均值 抗拉強(qiáng)度方差值 Q195 0.94 366.32 28.25 4.42 TS06 0.94-0.945 324.915 29.25 5.53 上工序的無氧絲經(jīng)中鍍得到鍍鋅絲，測得相關(guān)數(shù)據(jù) 表6-3 型號 線徑（mm） 抗拉強(qiáng)度平均值(N/㎜2) 延伸率平均值 抗拉強(qiáng)度方差值 雙扭轉(zhuǎn)圈數(shù) 上鋅量（g/mm2） Q195 0.95-0.96 378.47 26.75 7.71 62 61.2 TS06 0.95-0.96 348.77 28.75 7.31 63 52.2 金相圖 圖21 Q195電爐0.95鍍鋅（橫） 硬度113hv 圖22 Q195電爐0.95鍍鋅（縱）硬度113hv 圖23 TS06電爐0.95鍍鋅（橫）硬度112hv 圖24 TS06電爐0.95鍍鋅（縱）硬度112hv 5.3 時效測量數(shù)據(jù)（時間3.11-4.12） 在時效試驗(yàn)階段四種鍍鋅絲的抗拉強(qiáng)度數(shù)據(jù)見下表 表7 鍍鋅絲種類 Q195 煤制氣退火0.95鍍鋅絲 TS06 煤制氣退火0.95鍍鋅絲 Q195 電爐退火0.95鍍鋅絲 TS06 電爐退火0.95鍍鋅絲 強(qiáng)度平均值 364.4 355.8 388.8 363.9 標(biāo)準(zhǔn)方差值 10.32 6.27 4.45 13.4 四種鍍鋅絲的抗拉強(qiáng)度變化數(shù)據(jù)見圖25 圖25 在時效試驗(yàn)階段四種鍍鋅絲的延伸率數(shù)據(jù) 表8 鍍鋅絲種類 Q195 煤制氣退火0.95鍍鋅絲 TS06 煤制氣退火0.95鍍鋅絲 Q195 電爐退火0.95鍍鋅絲 TS06 電爐退火0.95鍍鋅絲 延伸率平均值 24.13 21.01 23.49 22.97 標(biāo)準(zhǔn)方差值 2.16 2.54 2.33 3.73 四種鍍鋅絲延伸率（標(biāo)距100mm）變化數(shù)據(jù)見圖26 圖26 6.數(shù)據(jù)解釋和分析 6.1原始盤條與生產(chǎn)過程每道工序力學(xué)檢測數(shù)據(jù)、相圖分析 表1中的數(shù)據(jù)反映出，Q195材質(zhì)的盤條抗拉強(qiáng)度要大于TS06材質(zhì)。通過金相圖1-4能夠看出Q195盤條晶粒度較細(xì)小。 表2中的數(shù)據(jù)反映出由兩種材質(zhì)的1.92mm光絲力學(xué)性能相差不大 相圖6、8顯示由于Q195原始晶粒度細(xì)小，所以在經(jīng)過相同的拔絲工藝?yán)魏�，Q195材質(zhì)的鐵絲縱向晶粒度變形大，在相圖上呈現(xiàn)出晶粒密度大。圖5、7看出拉拔所造成的橫向晶粒變化不明顯。 表3與表4對比發(fā)現(xiàn)：相同材質(zhì)的1.92mm光絲經(jīng)過煤爐退火的抗拉強(qiáng)度要大于電爐。但是理論上通過兩種退火工藝相圖的對比（例如：圖9與圖13）由于煤爐退火溫度高于電爐退火，高溫退火后的晶粒度大于低溫退火。晶粒度越小抗拉強(qiáng)度就越大，這與實(shí)際測得的表3、表4中的數(shù)據(jù)矛盾，分析原因可能是由于熱處理問題（爐子問題、退火爐的溫度不均勻）導(dǎo)致退火后成品的力學(xué)性能不均勻。 圖19和圖23的晶粒明顯較其他粗大，而圖21和圖22的晶界清晰明了且晶粒細(xì)小，其他金相圖圖中的缺陷較多、晶粒大小差距較大。故推測Q195電爐退火的鍍鋅絲強(qiáng)度均勻。 6.2時效分析 （1）從抗拉強(qiáng)度時效圖（圖25）上可以很明顯的看出材質(zhì)為Q195 ，中間退火工序選擇電爐退火的生產(chǎn)工藝，最終產(chǎn)品的抗拉強(qiáng)度數(shù)據(jù)曲線更平緩，表7中的方差數(shù)據(jù)值4.45均小于其他的工藝。 (2)從延伸率數(shù)據(jù)圖（圖26）可以看出所有工藝的產(chǎn)品延伸率隨時間的波動曲線都很相似，無太大區(qū)別的。通過表8可以看出材質(zhì)為Q195的產(chǎn)品，延伸率比較穩(wěn)定。 結(jié)合（1）（2）分析可以看出 材質(zhì)為Q195 ，中間退火工序選擇電爐退火的生產(chǎn)工藝更適合生產(chǎn)性能穩(wěn)定的香檳絲產(chǎn)品。 7．結(jié)論 在香檳絲生產(chǎn)過程中，設(shè)備條件（退火條件）對產(chǎn)品性能也有一定影響；選擇Q195材質(zhì)的盤條，中間退火工藝選擇電爐退火，得到的最終香檳絲產(chǎn)品，力學(xué)性能穩(wěn)定性更好，更適合高速香檳絲生產(chǎn)。http://dl.dbank.com/c0bckwttu0 |
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