13
2026.3
作者
6
阅读量
S难切削材料一般包括高温合金及钛合金两大类。
高温合金
一.什么是高温合金
高温合金又称耐热合金或热强合金，能在600~1000°C的高温氧化气氛及燃气腐蚀条件下工作，热强性能、热稳定性及热疲劳性能良好。广泛应用于各个领域，特别是航空、航天、发电设备和造船等行业。
二.高温合金加工特性
1.高温强度高，加工硬化倾向大
切削加工时，塑性变形抗力大，切削负荷重，切削温度高，一般镍基高温合金的单位切削力比中碳钢高50%;加工后表面层的加工硬化及残余应力大，硬化程度可达200%~500%;刀尖及边界磨损极其严重，副后刀面的沟纹磨损也极易发生。
2.导热性差
导热系数约为45钢的1/5~1/2，故切削温度高
3.与刀具的粘结倾向大
极易产生积屑瘤，影响加工表面质量
4.强化元素含量高
在合金中形成大量研磨性很强的金属碳化物、金属间化合物等硬质点，对刀具有强烈的擦伤作用。
三.高温合金的分类
|
分类方式 |
类别 |
性能 |
|
按化学成分 |
镍基高温合金 |
是以镍为基体的合金，为目前抗高温氧化性能最稳定的一类材料。 |
|
铁基高温合金 |
是以铁或铁-镍为基体的合金，后者也称为铁-镍基高温合金，它们的抗氧化性不如镍基高温合金，高温强度远不如钻基高温合金。但由于镍含量低，价格较便宜，故使用较广。 |
|
|
钻基高温合金 |
是以钻为基体的合金，其特点是高温强度高，可耐1000°C以上的温度。 |
|
|
生产工艺分 |
变形高温合金 |
高温塑性好，能接受锻造等压力加工成型。 |
|
铸造高温合金 |
含有较多的W、Mo、Ti、AI等强化元素及较高的含碳量，热强度高，塑性差，只能在铸态下使用。铸造高温合金比变形高温合金更难切削加工。 |
四．切削高温合金具体措施
|
措施 |
建议推荐参数 |
|
刀具材料的选择 |
常用的是硬质合金刀具，仅在切削速度很低的复杂型面加工时才采用高速钢; |
|
刀具几何参数的选择 |
1.硬质合金车刀几何参数选用: |
|
切削用量的选择 |
选择原则与切削不锈钢基本相同，最主要是切削速度。切削高温合金时，切削速度过高或过低，刀具磨损均较迅速。 |
|
进行适当的热处理 |
铁基高温合金可采用退火处理，镍基高温合金可采用固溶处理 |
四．切削高温合金刀片断屑的选用
钛
一.什么是钛
钛是同素异构体，室温下，钛合金有三种基体组织，钛合金也就分为以下三类:ɑ钛合金、β钛合金、(ɑ+β)钛合金。钛合金具有密度小、强度高、耐腐蚀等优点，因此在航空、航天、发电设备、核能、船舶、化工、医疗器械等领域中得到了越来越广泛的应用。
二．钛的加工特性
1.刀-屑接触长度短
钛合金的切屑在空气中的氧和氮的作用下，会形成硬脆的化合物，使切屑成短碎片状，因而刀-屑接触长度很短，切削力和切削热集中在切削刃附近，刀具容易崩刃。
2.导热性差
钛合金的导热系数小，仅为45钢的1/6~1/7，而且密度小，切削热量集中在切削刃附近，刃区温度高，刀具磨损剧烈。
3.化学亲合力大
与含Ti的硬质合金粘结严重。
4.弹性模量小
约为45钢的弹性模量的1/2，故弹性恢复大，摩擦严重。同时，工件也容易发生装夹变形。
5.钛屑易燃
在高温下(600°C)，钛屑容易燃烧。
6.冷硬现象严重
钛的化学活性大，在高的切削温度下，很易吸收空气中的氧和氮，形成硬而脆的外皮，同时切削过程中的塑性变形也会造成表面硬化。冷硬现象不仅会降低零件的疲劳强度，而且能加剧刀具磨损。
三．钛的分类
|
类别 |
性能 |
|
ɑ钛合金 |
组织为单一的密排六方晶格的ɑ相组织。ɑ钛合金的特点是高温性能好(可在500°C高温下长期工作)，抗氧化能力强，但不能热处理强化，常温强度低。 |
|
β钛合金 |
组织为单一的体心立方晶格的β组织。β钛合金的特点是冷变形塑性好，可通过热处理强化，常温强度高，但热稳定性较差，不宜在高温条件下工作。 |
|
(ɑ+β)钛合金 |
具有ɑ及β双相组织。其特点是具有较高的常温及高温强度，塑性及韧性良好，可进行热处理强化，因而用途较广。 |
四．切削钛的具体措施
|
措施 |
建议推荐参数 |
|
刀具材料的选择 |
应尽可能采用硬质合金刀具，并应选用不含Ti的YG类(ISO的K类)硬质合金。如为断续切削或有冲击时，也可采用高速钢刀具(如W2Mo9Cr4VCo8)等，或采用细晶粒和超细晶粒的硬质合金，用金刚石和立方氮化硼刀具切削钛合金也能取得显著效果。 |
|
刀具几何参数的选择 |
刀具前角及主偏角应较小，并须磨出适当的刀尖圆弧;后角应较大。一般硬质合金车刀可前角取5°~8°，后角取10°~15°，刃倾角取-3°~-5°，主偏角取45°~75°，刀尖圆弧取0.5~1.0mm。另外，刀具的前、后面的粗糙度值应小，一般≤0.2um。 |
|
切削用量的选择 |
选用较低的切削速度、较大的进给量和背吃刀量。 |
|
冷却润滑 |
一般应选用极压乳化液来冷却，流量应充足。但若对零件的疲劳强度要求较高时，则切削液中不应含有硫、氯，此时应选用普通乳化液。如使用含氯的切削液，切削过程中在高温下，将会释放出氢气，被钛吸收，引起氢脆;也可能引起钛合金高温应力腐蚀开裂。 |
|
工件的夹具 |
夹紧力不宜过大，以免工件变形，必要时可增加辅助支承来提高装夹刚性。 |
|
其它 |
机床要有较好的刚性，各运动部件的间隙要仔细调整，这对粗加工特别重要，否则很容易打刀。 |
