第一次聽說要在鎢鋼上打微米級(jí)孔洞時(shí),我差點(diǎn)把嘴里的咖啡噴出來——這玩意兒硬度堪比金剛石,普通鉆頭碰上去就跟雞蛋撞石頭似的。但老師傅叼著煙笑我:"你小子還是太年輕,現(xiàn)在連頭發(fā)絲十分之一細(xì)的孔都能搞出來,關(guān)鍵看怎么玩。"
鎢鋼這材料確實(shí)是個(gè)狠角色。記得有次車間新來的小伙不信邪,拿著普通合金鉆頭就往鎢鋼板上懟,結(jié)果三秒鐘就聽"咔"一聲,兩千塊的鉆頭當(dāng)場報(bào)廢。他那個(gè)表情啊,活像見了鬼。但你說奇怪不奇怪,就是這么個(gè)硬骨頭,現(xiàn)在居然能加工出直徑0.05mm的微孔,精度比頭發(fā)絲分叉還準(zhǔn)。
其實(shí)訣竅就在"以柔克剛"。現(xiàn)在主流都用上電火花和激光了,畢竟物理鉆頭再硬也硬不過材料本身。我見過最絕的是用電解加工,像給頑固污漬慢慢泡軟化劑似的,讓金屬離子一點(diǎn)點(diǎn)溶解。有個(gè)老師傅打比方說:"這就像用文火燉牛筋,急不得。"
說到微孔加工,最讓人頭疼的就是尺寸控制。有次幫醫(yī)療器械廠加工引流孔,要求孔徑0.1mm±0.005mm。剛開始總差那么一兩微米,后來發(fā)現(xiàn)連車間的溫度波動(dòng)都有影響——機(jī)床熱脹冷縮那點(diǎn)變化,放在普通零件上可以忽略不計(jì),但在微米級(jí)就是致命傷。
現(xiàn)在回想起來還挺逗,當(dāng)時(shí)我們組三個(gè)人輪流給機(jī)床打扇子降溫,活像伺候祖宗。最后還是上了恒溫車間才解決問題。這種精度要求下,連切削液的黏度都得計(jì)較,真的比繡花還講究。
干這行沒有不交學(xué)費(fèi)的。最慘痛的一次是加工某光學(xué)器件,眼看最后一道工序了,忽然聽見"啪"的脆響——工件裂了。后來發(fā)現(xiàn)是殘余應(yīng)力在作祟,鎢鋼本來就脆,微孔密集到一定程度就跟威化餅干似的。現(xiàn)在學(xué)乖了,每打十個(gè)孔就得停下來做應(yīng)力釋放,雖然效率低點(diǎn),總比前功盡棄強(qiáng)。
還有個(gè)容易忽略的細(xì)節(jié)是排屑。普通鉆孔的鐵屑能肉眼看見,微孔加工的碎屑得用顯微鏡找。有回我們沒注意排屑,積攢的金屬粉末居然在孔里燒結(jié)成瘤子了,那叫一個(gè)哭笑不得。現(xiàn)在都養(yǎng)成強(qiáng)迫癥了,加工五分鐘就要用超聲波震一震。
去年在展會(huì)上看到五軸聯(lián)動(dòng)激光微加工設(shè)備,能在球面上打斜孔,驚得我下巴都快掉了。更絕的是現(xiàn)在有些工藝能在加工同時(shí)做表面改性,相當(dāng)于邊鉆孔邊給孔壁鍍膜。不過要說最顛覆的,還得是3D打印直接成型微孔結(jié)構(gòu),雖然成本還高得嚇人。
有個(gè)做鐘表的朋友跟我說,他們現(xiàn)在用飛秒激光加工齒輪油孔,精度能達(dá)到正負(fù)一微米。我開玩笑說這哪是加工,根本是在金屬上搞微雕藝術(shù)。但轉(zhuǎn)念一想,或許這就是工業(yè)的浪漫——用最硬的材料,玩最精細(xì)的活計(jì)。
(后記:寫完這篇文章時(shí),車間正好在試新買的納秒激光器,那紅色光點(diǎn)閃爍的樣子,活像給鎢鋼紋身的螢火蟲。)
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