高溫合金圓刀片切削加工特點(diǎn)
以45鋼的加工性為*,則高溫合金圓刀片的相對(duì)切削加工性僅為50%~20%,可以說(shuō)高溫合金是各種難切削材料中*難切削的材料。合金中的*化相越多,分散程度越大,熱*性*越好,*越難切削。
根據(jù)各種高溫合金的性能,對(duì)其切削由易到難的順序如下。
變形高溫合金:GH34、GH2035、GH2132、GH2135、GH1140、GH3030、GH4033、GH4037、GH4049、GH4033A。
鑄造高溫合金:Kll、K14、K401、K406、Kl0。
高溫合金的切削過(guò)程有以下特點(diǎn)。
①塑性變形較大。不同的高溫合金其伸長(zhǎng)率相差很大,但大多數(shù)都具有*定的塑性。其中有些合金的塑性很高,如GH1140,室溫下的伸長(zhǎng)率達(dá)45%。
②切削力大。高溫合金在室溫下的*度稍高于中碳鋼,但高溫*度很高,在600~900℃時(shí),仍接近于甚至*過(guò)中碳鋼的室溫*度。高溫合金本身的硬度并不高,但合金中有大量的純度高、組織致密的奧氏體固溶體存在,奧氏體組織具有晶格滑移系數(shù)大、塑性變形大的特點(diǎn),切削時(shí)塑性變形區(qū)晶格歪扭嚴(yán)重,因而硬度大大提高,使切削力增加。高溫合金中的原子間結(jié)合十分穩(wěn)定,切削時(shí)欲使其原子脫離平衡位置所需的能量很大,因而變形抗力大大上升,而且冷硬現(xiàn)象嚴(yán)重,所以切削力很大,比切削*般鋼材大2~3倍。
③冷硬現(xiàn)象嚴(yán)重。在金屬產(chǎn)生塑性變形的同時(shí),存在著*化和軟化的現(xiàn)象。由于高溫
合金的軟化溫度高,軟化速度低,所以硬化現(xiàn)象嚴(yán)重。切削高溫合金時(shí).已加工表面的硬度
比基體的硬度高50%~*。
④切削溫度高。高溫合金在切削中產(chǎn)生較大的塑性變形,同時(shí)圓刀片與工件和切屑之間產(chǎn)生著*烈摩擦,使切削力增大,因此產(chǎn)生大量的切削熱。又因高溫合金的熱導(dǎo)率很低,約為12. 5W/ (m.K),大部分的切削熱集中在狹小的切削區(qū)域內(nèi),使切削溫度升高,*高可達(dá)1000℃左右。例如,車削GH2132時(shí)的切削溫度比車削45鋼高300℃;用硬質(zhì)合金75外圓刀片削G H1131,當(dāng)y=15,ap=3mm,f=0.Imm/r,u= 60m/min時(shí),切削溫度*過(guò)900℃,而在同樣的條件下,車削45鋼切削溫度只有640℃。
⑤圓刀片易磨損。在高溫合金中,含有許多金屬碳化物、氮化物、硼化物及金屬間化合物,特別是Y相構(gòu)成的硬質(zhì)點(diǎn)。同時(shí)高溫合金的高溫*度較高,加工硬化嚴(yán)重,所以在切削過(guò)程中,給圓刀片造成了*大的摩擦和磨料磨損。在高溫高壓下,由于圓刀片材料與被加工材料間親和力及黏附力的作用,切屑與刀具間出現(xiàn)熔焊現(xiàn)象,有*部分圓刀片材料被切屑帶走,造成黏結(jié)磨損。在較高的切削溫度下,刀具中的某些元素(如鎢、鈷、鈦、鈮等)向工件和切屑擴(kuò)散,使磨損加快。在高溫條件下,周圍介質(zhì)中的碳、氧、氫、氮等非金屬元素容易侵入切削界面,使刀具材料生成相間脆性相,加劇了圓刀片材料組織內(nèi)應(yīng)力集中,容易使刀具產(chǎn)生裂紋,甚至使刀具切削部分崩落而失去切削能力。在車削高溫合金時(shí),除了在前、后刀面發(fā)生磨損外,還有比較特殊的磨損形式,*是邊界磨損和溝紋磨損。
⑥精度不易保證。切削高溫合金時(shí),切削溫度很高,會(huì)造成工件熱變形,使尺寸和形狀精度發(fā)生變化,不易保證