专利名称：不锈钢纤维材料及加工工艺和不锈钢纤维消声器器芯的制作方法
技术领域：
本发明属汽车消声器技术领域，是一种不锈钢纤维及其加工工艺和不锈钢纤维消声器器芯。
汽车消声器要求其内部结构具有尽量好的吸声降噪功能，目前，消声器是采用器壳内包设岩棉的方法，但是岩棉在长时间高温状态下，表面很容易氧化烧结，造成消声器损伤，吸声系数降低。考虑采用金属纤维衬垫在岩棉内层内，一是保护岩棉，二是加强吸声。首先考虑采用的是碳钢纤维，因为碳钢纤维有其自然形成的高比表面积，对吸声降噪效果明显，但是碳钢纤维存在两个致命缺点，一是不耐高温，在高温下容易出现氧化，其异型截面的尖锐端面发生熔触，比表面积降低，二是碳钢纤维的延展性差，抗拉强度低，在切削过程中极易出现断绒，造成碳钢纤维成品率低，绕制器芯困难。
如果采用现有的不锈钢纤维，如1Cr18Ni9Ti，参照GB4086-92《钢棉纤维》比表面积，不锈钢原材料通过拔丝的方式，其截面形状是直经为φ0.05-φ0.08的圆形，而且在拔丝过程中由于是挤压变形，纤维表面设有鱼鳞状纤维，纤维表面光滑，纤维比表面积小，拔丝圆形截面纤维的比表面积如下截面直径mm 0.150.130.12 0.09 0.080.07 0.06 0.05比表面积m2/g ＜0.004 ＜0.004 ＜0.005 0.006 ＜0.007 ＜0.008 0.01 ＜0.014如果采用切削处理，比表面积如下当量直径mm 140-220 100-180 70-13046-75 41-6130-50 20-30比表面积m2/g ＞0.016 ＞0.02 ＞0.029 ＞0.048 ＞0.06 ＞0.072 ＞0.118从上述两组数据的对照可看出，切削的不锈钢纤维比表面积较拉拔的纤维比表面积大得多。因此可以认为不锈钢纤维通过切削工艺，比拉拔工艺处理后的纤维更适用于吸声降噪。
现有的1Cr8Ni9Ti；不锈钢纤维抗高温氧化性能差，不耐腐蚀，而且在铁素体基体上不存在弥散粒状的珠光休不利吸声。
目前，碳钢纤维切削设备国内外都有售，但成型的不锈钢纤维切削设置尚未出现，经1Cr8Ni9Ti在德国RG-5钢棉切削设备实际切削发现，这种原材料除上述缺点之外，还存在纤维布在不均匀，切削阻力大，易掉渣，出材率低。
基于上述问题和分析，本发明的目的是提供一种抗高温氧化，耐腐蚀，适合切削，掉渣较少出材率高的不锈钢金属纤维材料。
本发明的第二目的是提供该材料下的切削加工纤维工艺过程。
本发明的第三目的是提供一种采用该不锈钢金属纤维的汽车消声器器芯。
本发明的目的实现，是基于使尾气通过不钢丝绒芯，从而吸声降嗓和保护岩棉的思路。
本发明的不锈钢纤维材料采用1Cr17Mo由如下成份和配比组成(配比采用当量百分比)化学成份 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 余量该不锈钢1cr17M，具有以下的机械性能抗拉强度α=880-1000N/mm2，延伸率ε=6-12％。
该不锈钢纤维是异型截面，其截面形状是三角形，楔形，半圆形和不规则的多边形。
本发明1cr17Mo的切削加工纤维工艺是在钢棉切削设备上进行的，其中，切削过程中使用高速钢M2，齿距T-0.18-0.25mm锯齿形刀具。
材料1Cr17Mo线径ψ=3.0±0.05切丝速度30-36m/min序号 1 2 34余丝厚度mm 2.3-2.4 1.7-1.8 1.1-1.2 0.70-0.85切丝过程使用2#M2切丝刀具，刀具角度α=40～42°当量直径是46-130μm，换刀时间间隔不超过五分钟，换刀时不可同时退两把以上刀具；接丝时对准断面，不锈钢丝不允许扭劲，对焊时根据丝径、余量厚度调整时对焊机间隙和对焊机电流；切丝过程中每个工位缺原丝不超过三根。详细切丝工艺参见不锈钢纤维加工工艺。
本发明汽车消声器器芯是将不锈钢纤维绒绕制成筒状，该筒状可以为矩形、梯形、圆形筒，用于衬垫在消声器岩棉内层。所用不锈钢纤维采用前述1Cr17M。材料，纤维绒筒内层设置有螺旋骨架，螺旋骨架采用不锈钢丝余料绕制成筒状，厚度要求b=0.70-0.85mm，骨架螺旋方向为左旋。
由于本发明采取了上述技术方案，与现有金属纤维和消声器技术相比，具有抗高温氧化，耐腐蚀，无掉渣，可有效吸声降噪，保护岩棉等优点。
下面结合附图及实例对本发明的具体结构特征作进一步说明。
图1表示将不锈钢丝加工成纤维的切削原理示意图。
图2表示不锈钢丝在钢棉切削机上的盘丝原理图。
图3表示切丝刀具结构示意图。
图4表示消声器器芯骨架结构示意图。
图5表示消声器器芯结构示意图。
图6表示消声器结构示意图。
不锈钢原材料使用钢棉切削专用设备，使用锯齿形专用刀具，不锈钢纤维切削原理如图1所示，不锈钢丝攀设在绕丝轮1.1之间作直线运动，受到刀具1.2的切削。如图2所示，不锈钢丝2.1经过校直器2.2，首先通过绕丝轮2，再通过绕丝轮1在两轮之间绕丝16根后，钢丝通过绕丝轮1直接绕到绕丝轮4，在绕丝轮4和3之间同样绕16根后由绕丝轮3拉出，通过导向轮2.3绕到绕丝轮6，在绕丝轮6和5之间绕满16根丝后由绕丝轮5拉出直接绕到绕丝轮8，在绕丝轮8和7间绕满16根后由绕丝轮7拉出绕到收丝机构2.5上。切削出来的纤维缠绕在收纤机构2.4上。
不锈钢丝受转动轮摩擦力的作用作直线运动。
锯齿形刀具如图3所示。
不锈钢原材料经过锯齿形刀具的切削，截面形状由ψ3.0圆形截面变为当量直径为ψ0.03-ψ0.23m的异形截面，截面形状为三角形、楔形、半圆形和不规则的多边形，不锈钢纤维表面粗糙，纤维表面附有钱鳞状纤维，增大了纤维的比表面积。
由于不锈钢纤维是异型截面，表面粗糙。不锈钢纤维比表面积大，其对声波的阻尼作用增强。不锈钢纤维异型截面吸声降噪作用可参见《异型截面金属纤维吸声系数》测量报告。由测量报告可以看出，异型截面纤维吸声系数比圆形截面纤维吸声系数大得多。本发明的不锈钢纤维具有抗高温氧化性能。经试验试验方法试验方法1.500℃保温10分钟不燃，颜色呈黄铜色2.700℃保温10分钟不燃，颜色呈蓝色本发明的不锈钢纤维具有原材料采用1Cr17Mo的特征。1Cr17Mo原材料属于铁素体不锈钢。切削性能较1cr18Ni9Ti有较显著的改善。Mo不仅能改善材料的高温抗氧化性，耐腐蚀性，而且在铁素体基体上弥散粒状的珠光体，在原材料拉拔过程中，层状的铁素体沿着拉拔方向作纤维状分布。1Cr17Mo材料切削过程中纤维分布均匀，切削阻力小，掉渣轻，出材率高，工人劳动强度降低，出材率7900套/吨，劳动生产率180套/班，分别比使用1cr18Ni9Ti时提高64％和50％。
1Cr17Mo不锈钢材料化学成份标准GB1220-92化学成份 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不锈钢材料化学成分最佳配比化学成份 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 余量配比采用当量百分比。
本发明的不锈钢纤维具有对材料的机械性能如下要求的特征。抗拉强度α=880-1000N/mm2，延伸率σ=6-12％。不锈钢丝原材料通过热处理的方式不能满足保证切削条件下原材料抗拉强度的要求。因此，原材料ψ6.5不锈钢丝通过合理的压缩比--冷拉拔的方式提高原材料φ3.0不锈钢丝的抗拉强度。在拉拔中，经过适当的回火处理和酸洗。保证ψ6.5不锈钢夺材料在拉拔过程中，纤维沿变形方向分布，保证不锈钢原材料在切削过程中，切削阻力小，纤维连续，掉屑少，纤维弹性好，材料的这些机械保证了不锈钢纤维在加工过程中的顺利切削。同时保证了出材率和劳动生产率。
本发明的不锈钢纤维在加工工艺上具有如下特征使用设备RG-3不锈钢纤维切削生产线。RG-3生产线系仿造德国RG-5钢棉切削设备。RG-5设备主要用于切削低碳钢纤维，产品用于刹车片(半金属摩擦材料)中。
工具工装高速钢M2刀具(规格124×58×8)冷却液皂化液配比是1∶50材料1Cr17Mo。线径φ3.0±0.05抗拉强度α=880-1000N/mm2、延伸率δ=6-12％切丝速度30-36m/min在RG-3主机生产线上使用四个工位，每个工位保持3-4把刀具，切丝分四遍切削，最后一遍控制骨架丝余量0.70-0.85序号 1 234余丝厚度mm 2.3-2.4 1.7-1.8 1.1-1.2 0.70-0.85切丝过程使用2#M2切丝刀具，刀具角度α=40～42°当量直径是46-130μm，换刀时间间隔不超过五分钟，换刀时不可同时退两把以上刀具；接丝时对准断面，不锈钢丝不允许扭劲，对焊时根据丝径、余量厚度调整时对焊机间隙和对焊机电流；切丝过程中每个工位缺原丝不超过三根。详细切丝工艺参见不锈钢纤维加工工艺。
本发明的不锈钢纤维绕制消声器芯的加工工艺具有如下特征。
工序绕骨架-绕芯-检验包装设备c616车床工具工装专用芯轴、压丝滚材料不锈钢纤维1Cr17Mo当量直径ψ0.03-ψ0.131绕骨架在c616车床上，用不锈钢丝余料绕骨架，厚度要求为b=0.70-0.85mm，骨架螺旋方向为左旋，螺距T=20mm，波峰至波谷高h=1.2mm，两端为平整圈，如图4所示，2绕芯在c616车床上装卡找正芯轴，装卡找正压丝滚，与芯轴等高且平行，按纤维重量要求称量，剪丝并挑出不合要求的宽片及短碎纤维，待用。将骨架装在芯轴上固定好，保证螺距20mm，两端为平整圈。将称好的纤维拉紧，摊匀在风架上，用压丝滚轻滚实，并视骨架的厚度及重量选配纤维，保证绒重要求。要求纤维必须均匀平滑绕到骨架上，纤维于内架结合应牢固，壁厚应均匀，允差不大于2mm，骨架离两端面必须缩回去3-10mm。3检验包装按各工序要求严格检验，控制各工序质量，完工后100％检验。交检合格后装箱，不允许碰压。
消声器器简图如图5，其中骨架5.2的外部包设不锈钢纤维层5.1。消声器结构示意图如图6，其中壳体内部设置有带网孔的排气管6.2，排气管6.2的外部包设器芯6.1，器芯6.1和壳体之间为岩棉层6.3。
消声器芯参数产品型号长度mm内径mm外径mm绒重(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±权利要求
1.一种不锈钢纤维材料，其特征在于采用1Cr17Mo，有如下成份和配比组成(配比采用当量百分比)化学成份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.如权利要求1所述的一种不锈钢纤维材料，其特征在于该不锈钢1Cr17Mo，具有以下性能抗拉强度α=880-1000N/mm2，延伸率ε=6-12％。
3.如权利要求1或2所述的一种不锈钢纤维材料，其特征在于是异型截面，其截面形状是三角形，楔形，半圆形和不规则的多边形。
4.一种不锈钢纤维材料的加工工艺，其特征在于是在钢棉切削设备上进行的，其中，切削过程中使用高速钢M2，齿距T-0.18-0.25mm锯齿形刀具，材料1Cr17Mo线径ψ=3.0±0.05切丝速度30-36m/min。
5.如权利要求4所述的一种不锈钢纤维材料的加工工艺，其特征在于在主机上使用四个工位，每个工位保持3-4把刀具，切丝分四遍切削，最后一遍控制骨架丝余量0.70-0.85序号 123 4余丝厚度mm 2.3-2.4 1.7-1.8 1.1-1.2 0.70-0.85切丝过程使用2#M2切丝刀具，刀具角度α=40～42°当量直径是46-130μm，换刀时间间隔不超过五分钟，换刀时不可同时退两把以上刀具；接丝时对准断面，不锈钢丝不允许扭劲，对焊时根据丝径、余量厚度调整时对焊机间隙和对焊机电流；切丝过程中每个工位缺原丝不超过三根。
6.一种不锈钢纤维消声器器芯，其特征在于是将不锈钢纤维绒绕制成筒状，该筒状可以为矩形、梯形、圆形筒，用于衬垫在消声器岩棉内层。
7.如权利要求6所述的一种不锈钢纤维消声器器芯，其特征在于所述不锈钢纤维采用1Cr17Mo材料纤维绒筒内层设置有螺旋骨架，螺旋骨架采用不锈钢丝余料绕制成筒状，厚度要求b=0.70-0.85mm，骨架螺旋方向为左旋。
全文摘要
本发明为汽车消声器技术领域提供了一种不锈钢纤维材料及其加工工艺,还提供了一种利用该不锈钢纤维制成的消声器器芯。它的主要特点采用1Cr17Mo,由如下成分和配比组成:化学成分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,其加工工艺是在钢棉切削设备上进行的。消声器器芯是在骨架外包设不锈钢纤维绒筒。与现有金属纤维和消声器技术相比,具有抗高温氧化,耐腐蚀,无掉渣,可有效吸声降噪,保护岩棉等优点。
文档编号B23P17/00GK1287182SQ9912016
公开日2001年3月14日 申请日期1999年9月7日 优先权日1999年9月7日
发明者宋铁军, 张玉坤, 时剑峰 申请人:南阳金属纤维实业公司