精密细丝行业分析报告Word格式.docx
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主要负责拟订并组织实施国民经济和社会发展战略、中长期规划和年度计划,统筹协调经济社会发展;
负责监测宏观经济和社会发展态势,承担预测预警和信息引导的责任,研究宏观经济运行、总量平衡、国家经济安全和总体产业安全等重要问题并提出宏观调控政策建议;
负责协调解决经济运行中的重大问题,调节经济运行;
承担规划重大建设项目和生产力布局的责任;
拟订全社会固定资产投资总规模和投资结构的调控目标、政策及措施,衔接平衡需要安排中央政府投资和涉及重大建设项目的专项规划推进经济结构战略性调整。
组织拟订综合性产业政策,负责协调第一、二、三产业发展的重大问题并衔接平衡相关发展规划和重大政策,做好与国民经济和社会发展规划、计划的衔接平衡等。
中国机床工具工业协会是具有社会团体法人资格的全国性、行业性、非营利性社会组织,目前拥有包括金属切削机床、金属成型机床、铸造机械、木工机床、数控系统、工业机器人、量刃具、磨料磨具、机床附件(含机床功能部件)、机床电器等领域的会员单位1,700多家。
中国机床工具工业协会以维护全行业共同利益、服务行业发展为宗旨,基本职能是“提供服务、反映诉求、规范行为”,在政府、国内外同行业企业和用户之间发挥桥梁、纽带作用,在国内同行业企业间发挥自律性协调作用。
中国焊接协会为国家级协会,中国焊接协会会员单位830个,行业范围涉及锅炉、压力容器、造船、重型机械、焊接材料、焊接设备、焊割机具、机床、工程机械、农业机械、林业机械、煤矿机械、纺织机械以及家电、轻工等机电行业。
中国焊接协会遵照党和国家关于发展国民经济的路线、方针、政策把会员单位组织起来,本着面向行业、面向企业、面向生产实际的原则,调动一切积极因素,加速焊接行业的技术进步,促进焊接专业化生产,提高焊接生产技术水平、管理水平和经济效益,在企业和政府之间发挥桥梁和纽带作用,反映企业的愿望和要求,协助政府部门搞好行业管理。
2、行业主要法律法规及政策
近年来,本行业及相关下游行业的产业政策如下:
二、精密细丝行业概况
随着社会的进步和工业制造水平的提升,以及“德国工业4.0”、“美国先进制造”及“中国制造2025”等发展战略的逐渐推进,工业制造对精度的要求越来越高,而精密制造的发展离不开精密细丝产品的技术进步。
精密细丝用途十分广泛,产品种类众多,包括精密切割丝、精密电子线、焊丝等。
1、精密切割丝行业发展历史及概况
电火花放电加工的理论最早由前苏联学者拉扎连科夫妇1943年提出,随着脉冲电源和控制系统的发展,电火花线切割加工逐渐地被应用于工业生产中。
与此同时,精密切割丝作为一种工具电极材料在电火花加工领域得到了广泛的应用。
精密切割丝从最初的无氧铜丝发展为现在的镀层切割丝,经历了从低效率、低品质到高效率、高品质、自动化、专业化生产的漫长发展历程。
1977年,德国BK公司发明了第一代专业普通切割丝,其在切割厚度为50mm的工件时,切割速度显著提高,达120mm2/min(每分钟能够切割的最大面积为120平方毫米)。
1979年,BK公司开始为慢走丝切割机设备制造商GFMachining提供cobracut®
镀层切割丝,该产品获得镀层切割丝专利。
我国的精密线切割技术是在逐步引进、吸收国外先进技术的基础上发展起来的,从最早的快走丝、中走丝加工逐渐发展到目前日益广泛使用的精密线切割加工(慢走丝加工)。
精密切割丝技术于90年代初进入中国,最早由位于珠三角的数家外资企业使用。
2000年之前,受制于当时国内不成熟的金属加工技术,精密切割丝生产所使用的原材料依赖进口,精密线切割技术发展速度较慢;
2000年之后,随着国内金属工程、机械加工技术的发展,精密线切割的发展呈逐渐加速之势。
一个国家精密机械工业的进步,离不开精密加工技术的发展。
作为一种新型的高精度加工技术,精密线切割加工广泛地应用于航空航天、工业机器人、汽车工业、医疗器械、精密模具等高端精密制造领域。
随着我国由高速度工业化向高质量工业化的转变以及《中国制造2025》战略的实施,高质量制造业的发展成为国家核心竞争力的重要内涵。
精密线切割加工技术以其高精度、高效率的特点,可以在《中国制造2025》战略实施和供给侧改革进程中发挥积极的作用,促进我国精密制造领域的转型升级,提升工业制造品质,助力高质量制造业的快速发展。
2、切割丝功能及应用简介
线切割加工是一种利用电能和热能进行加工的工艺方法,它用一根移动着的金属细丝作为工具电极对工件进行电火花腐蚀加工,故称线切割加工,这根金属细丝通常称之为切割丝,又称之为电极丝。
(1)线切割简介
线切割电火花加工是利用浸在工作液中的两极之间脉冲放电时产生的电蚀作用蚀除导电材料的特种加工方法,又称放电加工或电蚀加工,英文简称EDM(ElectricalDischargeMachining)。
实际工业生产时,电火花切割加工通过在被加工部件和工具电极之间的区域生成的电火花电蚀加工料件,同时利用切割丝沿自身轴向方向的移动或加工料件沿切割丝径向方向的平移加工出一定形状的工件。
(2)线切割的工作原理
电火花加工时,脉冲电源的一极接工具(切割丝)电极,另一极接工件电极,两极均浸入具有一定绝缘度的液体介质中(慢走丝线切割加工常用去离子水)。
工具电极由自动进给调节装置控制,以保证工具与工件在正常加工时维持极小的放电间隙(0.005—0.05mm)。
当脉冲电压加到两极之间时,便将当时条件下极间最近点的液体介质击穿,形成放电通道。
由于通道的截面积很小,放电时间极短,致使能量高度集中(10—107W/mm2),放电区域产生的瞬时高温足以使材料熔化甚至蒸发,以致形成电腐蚀小凹坑。
在第一次脉冲放电结束之后,经过很短的间隔时间,第二个脉冲又在另一极间最近点击穿放电,周而复始高频率地循环,工具电极不断地向工件进给,它的行走的形状最终复制在工件上,形成所需要的加工形状。
与此同时,总能量的一小部分也释放到工具电极上,从而造成工具的损耗。
根据运行速度不同,切割丝的走丝方式通常分为两类:
一类是高速走丝,即切割丝作高速往复运动,一般走丝速度为8—10m/s。
高速走丝是中国独创的线切割加工模式,也曾是我国生产和使用的主要模式。
它一般采用钼丝作切割丝,可重复使用。
高速走丝的加工速度较高,但容易造成切割丝抖动和反向时停顿,使加工质量、加工精度下降。
另一类是中速走丝(又叫中走丝),是在高速往复走丝线切割机上实现多次切割功能,即在粗加工时采用高速(8-12m/s)走丝,精加工时采用低速(1-3m/s)走丝,这样工作相对平稳、抖动小,并通过多次切割减少材料变形及钼丝损耗带来的误差,使加工质量也相对提高,介于高速走丝与低速走丝之间。
第三类是低速走丝(又叫慢走丝),即切割丝作低速单向运动,一般走丝速度低于0.2m/s。
低速走丝发展自欧美和日本,是其主要的线切割加工模式。
它一般采用铜合金细丝作切割丝,放电后不再使用。
低速走丝工作平稳、均匀、抖动小、加工精度较好,但成本较高。
由于慢走丝线切割所加工的工件表面光滑度、圆度误差、直线误差和尺寸误差的控制都较快走丝线切割加工件优异,所以在加工高精度零件和模具时,慢走丝线切割得到了广泛应用,特别是在航空航天、汽车、医疗、精密仪器仪表、工业机器人等质量和精度要求较高的行业。
随着中国工业的不断进步,慢走丝线切割逐渐成为线切割的主流模式。
(3)精密线切割的特点和应用
精密线切割加工即慢走丝电火花线切割加工具有如下特点:
①加工速度快,可达120mm2/min以上且加工稳定、不断线;
②适合加工厚度高的工件,可加工工件的厚度在300mm以上;
③加工精度高,加工精度可以达到0.002mm,是快走丝和中走丝的10倍以上;
④适合厚度变化大、形状特殊以及中间镂空料件的加工;
⑤适合一些难以切割的硬质合金、人造钻石、石墨等材料的切割加工,加工表面粗糙度可以控制在Ra0.1μm,轮廓精度可以达到2μm。
⑥操作时劳动强度低、自动化程度高,慢走丝切割设备一般都配备自动穿丝、自动裁线、自动跟踪等功能,降低了工人的劳动强度。
随着精密制造的快速发展,精密线切割加工的应用领域不再局限于步进电机、汽车、手机、电子电讯、舰船制造等行业的精密模具加工,已逐渐拓展至航空航天、船舶制造、军工、高铁、汽车、微电子、工业机器人、医疗器械、PCD刀具等相关领域及其它行业高精小微等零部件的制造。
(4)精密切割丝的分类
依据放电加工的原理及组成精密切割丝成分的不同,精密切割丝主要分为普通黄铜切割丝和镀层切割丝。
随着材料加工技术及机械加工技术的不断进步,精密切割丝经历了从普通黄铜切割丝到镀层切割丝的替代升级。
但由于全球加工技术发展的不平衡,普通黄铜切割丝和镀层切割丝仍然同时存在。
①黄铜切割丝
当前,国内普通工业用户一般使用普通黄铜切割丝。
黄铜切割丝由铜锌二元合金制造,其中,低熔点的锌对于改善切割丝的放电性能有着明显的作用,然而由于合金中锌的含量受到限制,制约了普通黄铜切割丝切割精度和切割速度的提升。
尽管随着黄铜丝中锌含量增多,其切割速度会小幅提升,但提升速度相对有限。
另外,普通黄铜切割丝在使用过程中会较普遍产生掉铜粉、断线等现象。
②镀层切割丝
镀层切割丝通过在黄铜丝外表覆加锌层,并对包覆之后的锌层进行特殊加工后形成。
镀层切割丝的出现解决了普通黄铜切割丝受合金成分中锌含量受限,无法有效提高其切割精度和切割速度的问题。
目前市场上较为成熟的镀层切割丝按其应用不同可以区分为以下几种主要类型:
A、普通镀锌切割丝
普通镀锌切割丝在黄铜芯材外表镀了一层锌,由于锌在切割过程中的气化作用,这种切割丝的放电比较稳定,切割表面比普通黄铜丝光滑。
镀锌丝的优点主要包括:
切割速度高,不易断丝;
加工工件的表面质量好,无积铜,变质层得到改善,工件表面的硬度更高,模具的寿命延长;
加工精度提高,特别是尖角部位的形状误差、厚工件的直线度误差等均比黄铜丝有所改善;
由于锌的硬度比黄铜低,导丝嘴等部件的损耗较小;
铜粉产生少,不容易堵塞导丝嘴,污染相关部件。
B、高精度加工用镀层切割丝(高精度镀锌丝)
高精度镀锌丝较好地控制镀锌层厚度,放电性能稳定,不易断丝,适合4次切割以上的精密加工,切割速度一般比黄铜丝快5%左右。
C、高速度加工用镀层切割丝(高速度镀层丝)
高速度镀层切割丝以扩散退火工艺制作,是一种复合切割丝,表层有50%的锌和50%的铜构成,厚度较厚,表面有特殊的裂纹或多孔结构,有助于改善冲洗性,系目前切割速度最快的精密切割丝,适合于高效率加工。
D、超精密加工用切割丝(极细切割丝)
普通切割丝或镀层切割丝的直径一般在Ф0.07-0.33mm之间,而极细切割丝直径仅为Ф0.10-0.015mm,适用于电子、光学和钟表行业的微细零件加工。
E、高难度加工用镀层切割丝(钢芯切割丝)
钢芯切割丝采用高拉伸强度的钢丝(40-50#碳钢丝)作为芯材,适用于困难条件下的加工,如超厚、大斜度、多层、冲水不良、石墨、单晶硅等工件的加工。
3、精密切割丝市场发展趋势
目前,在欧美和日本等发达国家,慢走丝加工模式历史悠久,而普通黄铜切割丝作为切割丝的传统品种之一,目前仍具有较为广泛的市场应用。
随着各类型镀层切割丝的研制开发,不同特性和优异性能的镀层切割丝的市场应用愈加广泛。
在国内,由于存续生产及设备的原因,还有较多线切
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