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交电常识:如何选择高速切削刀具材料潜水电泵

2019-08-22 18:36:57 潜水电泵    

核心提示:如何选择高速切削刀具材料?基于这一要求,近20多年来,发展了一批适于高速切削刀具材料,可不同切削条件下,切削加工各种工件材料。虽然我们总希望得到既有高硬度以保证刀具耐磨性,又有高韧性来防止刀具碎裂,但目前技术发展还没有找到如此优越性能刀具材料,鱼于熊掌无法兼得。因此,我们会实际按照需要选用更合适刀具材科:粗加工时优先考虑刀具材料韧性,精加工时优先考虑刀具材料硬度。当然人们还期待着以超高切削速度进行 五金市场:多面压力突袭 谁为五金企业“松绑”推荐简介:成本关、用工关、汇率关、融资关、税负关……在9月21-23日举行的中国国际五金展上,一位中小五金企业主接受笔者采访时感叹,现在中小企业发展真的很不容易,需要“过五关斩六将”。五金企业面临的正是转型升级第一个难关——成本关。今年以来,原材料、劳动力、租金、资金等多项成本大幅上涨,中小企业在产业链中缺乏议价能力,无法通过定价转...... 五金之家讯:如何选择高速切削刀具材料?

基于这一要求,近20多年来,发展了一批适于高速切削刀具材料,可不同切削条件下,切削加工各种工件材料。

虽然我们总希望得到既有高硬度以保证刀具耐磨性,又有高韧性来防止刀具碎裂,但目前技术发展还没有找到如此优越性能刀具材料,鱼于熊掌无法兼得。因此,我们会实际按照需要选用更合适刀具材科:粗加工时优先考虑刀具材料韧性,精加工时优先考虑刀具材料硬度。当然人们还期待着以超高切削速度进行加工而获得更好效果。下面仅就常见工件材料及刀具相关情况做如下简单介绍。

一、铝合金:

1、易切削铝合金

该材料在航空航天工业应用较多,适用的刀具有K10、K20、PCD,切削速度在2000~4000m/min,进给量在3~12m/min,刀具前角为12°~18°,后角为10°~18°,刃倾角可达25°。

2、铸铝合金

铸铝合金根据其Si含量的不同,选用的刀具也不同,对Si含量小于12%的铸铝合金可采用K10、Si3N4刀具,当Si含量大于12%时,可采用PKD(人造金刚石)、PCD(聚晶金刚石)及CVD金刚石涂层刀具。对于Si含量达16%~18%的过硅铝合金,最好采用PCD或CVD金刚石涂层刀具,其切削速度可在1100m/min,进给量为0.125mm/r。

二、铸铁:

对铸件,切削速度大于350m/min时,称为高速加工,切削速度对刀具的选用有较大影响。当切削速度低于750m/min时,可选用涂层硬质合金、金属陶瓷;切削速度在510~2000m/min时,可选用Si3N4陶瓷刀具;切削速度在2000~4500m/min时,可使用CBN刀具。

铸件的金相组织对高速切削刀具的选用有一定影响,加工以珠光体为主的铸件在切削速度大于500m/min时,可使用CBN或Si3N4,当以铁素体为主时,由于扩散磨损的原因,使刀具磨损严重,不宜使用CBN,而应采用陶瓷刀具。如粘结相为金属Co,晶粒尺寸平均为3μm,CBN含量大于90%~95%的BZN6000在V=700m/min时,宜加工高铁素体含量的灰铸铁。粘结相为陶瓷(AlN+AlB2)、晶粒尺寸平均为10μm、CBN含量为90%~95%的Amborite刀片,在加工高珠光体含量的灰铸铁时,在切削速度小于1100m/min时,随切削速度的增加,刀具寿命也增加。

普通钢

切削速度对钢的表面质量有较大的影响,根据德国Darmstadt大学PTW所的研究,其最佳切削速度为500~800m/min。

目前,涂层硬质合金、金属陶瓷、非金属陶瓷、CBN刀具均可作为高速切削钢件的刀具材料。其中涂层硬质合金可用切削液。用PVD涂层方法生产的TiN涂层刀具其耐磨性能比用CVD涂层法生产的涂层刀具要好,因为前者可很好地保持刃口形状,使加工零件获得较高的精度和表面质量。

金属陶瓷刀具占日本刀具市场的30%,以TiC-Ni-Mo为基体的金属陶瓷化学稳定性好,但抗弯强度及导热性差,适于切削速度在400~800m/min的小进给量、小切深的精加工;Carboly公司用TiCN作为基体、结合剂中少钼多钨的金属陶瓷将强度和耐磨两者结合起来,Kyocera公司用TiN来增加金属陶瓷的韧性,其加工钢或铸铁的切深可达2~3mm。CBN可用于铣削含有微量或不含铁素体组织的轴承钢或淬硬钢。

三、高硬度钢:

高硬度钢(HRC40~70)的高速切削刀具可用金属陶瓷、陶瓷、TiC涂层硬质合金、PCBN等。

金属陶瓷可用基本成分为TiC添加TiN的金属陶瓷,其硬度和断裂韧性与硬质合金大致相当,而导热系数不到硬质合金的1/10,并具有优异的耐氧化性、抗粘结性和耐磨性。另外其高温下机械性能好,与钢的亲和力小,适合于中高速(在200m/min左右)的模具钢SKD加工。金属陶瓷尤其适合于切槽加工。

采用陶瓷刀具可切削硬度达HRC63的工件材料,如进行工件淬火后再切削,实现“以切代磨”。切削淬火硬度达HRC48~58的45钢时,切削速度可取150~180m/min,进给量在0.3~0.4min/r,切深可取2~4mm。粒度在1μm,TiC含量在20%~30%的Al2O3-TiC陶瓷刀具,在切削速度为100m/min左右时,可用于加工具有较高抗剥落性能的高硬度钢。

当切削速度高于1000m/min时,PCBN是最佳刀具材料,CBN含量大于90%的PCBN刀具适合加工淬硬工具钢(如HRC55的H13工具钢)。

四、高温镍基合金:

Inconel718镍基合金是典型的难加工材料,具有较高的高温强度、动态剪切强度,热扩散系数较小,切削时易产生加工硬化,这将导致刀具切削区温度高、磨损速度加快。高速切削该合金时,主要使用陶瓷和CBN刀具。

碳化硅晶须增强氧化铝陶瓷在100~300m/min时可获得较长的刀具寿命,切削速度高于500m/min时,添加TiC氧化铝陶瓷刀具磨损较小,而在100~300m/min时其缺口磨损较大。氮化硅陶瓷(Si3N4)也可用于Inconel718合金的加工。

加拿大学者M.A.Elbestawi认为,SiC晶须增强陶瓷加工Inconel718的最佳切削条件为:切削速度700m/min,切深为1~2mm,进给量为0.1~0.18mm/z。

氮氧化硅铝(Sialon)陶瓷韧性很高,适合于切削过固溶处理的Inconel718(HRC45)合金,Al2O3-SiC晶须增强陶瓷适合于加工硬度低的镍基合金。

五、钛合金:(Ti6Al6V2Sn)

钛合金强度、冲击韧性大,硬度稍低于Inconel718,但其加工硬化非常严重,故在切削加工时出现温度高、刀具磨损严重的现象。日本学者T.Kitagawa等经过大量实验得出,用直径?10mm的硬质合金K10两刃螺旋铣刀(螺旋角为30°)高速铣削钛合金,可达到满意的刀具寿命,切削速度可高达628m/min,每齿进给量可取0.06~0.12mm/z,连续高速车削钛合金的切削速度不宜超过200m/min。

六、复合材料:

速切削技术发展应用决定于机床刀具技术进步,其刀具材料进步起决定性作用。研究表明,高速切削时,随着切削速度提高,切削力减小,切削温度上升很高,达到一定值后上升逐渐趋缓。造成刀具损坏最主要原因切削力切削温度作用下机械摩擦、粘结、化学磨损、崩刃、破碎以及塑性变形等磨损破损,因此高速切削刀具材料最主要要求高温时力学性能、热物理性能、抗粘结性能、化学稳定性(氧化性、扩散性、溶解度等)抗热震性能以及抗涂层破裂性能等。

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