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难切削材料的加工上焊锡

焊锡
2022年08月16日

难切削材料的加工(上)

难切削材料的加工(上) 2011年12月10日来源：一、概论：

1、难切削材料

就是切削加工性差的材料。一般材料的性能大于或小于此指标中(HB>250、σb>1000 MPa，δ>30%，αk>100 MPa，K<41.8 W/m?k)的一项以上，都属于难切削材料。也可以用切削过程中的现象(切削力、切削热、刀具磨损与刀具耐用度、已加工表面质量和切屑控制等)来衡量。

2、影响材料切削加工性的因素：

①物理性能：

1)导热系数K：导热系数高阳材料允许的Vc就高。如用硬质合金刀具切削以下材料的Vc：

碳钢K=48.2～50.2 W/m?k Vc=100～150 m/min

高温合金K=8.4～16.7 W/m?k Vc= 7～60 m/min

钛合金K=6.3～9.6 W/m?k Vc= 15～50 m/min

2)线膨胀系数α：影响材料的热胀冷缩程度而影响加工精度。

②化学成分：材料的化学成分和配比是影响材料的力学性能、物理性能、热处理性能、金相组织和材料的切削加工性的根本因素。如：

C：材料含碳量的增加，其硬度和强度增加。

Ni：Ni能提高材料的耐热性，但使材料的导热系数明显下降；当Ni>8%时，形成奥氏体钢，使加工硬化严重。

V：随着它的含量的增加，材料的磨削性能变差。

Mo：能提高材料的强度和韧性，但材料的导热系数下降。

W：能提高材料的热强性和高温强度及常温硬度与强度。但使材料的导热系数明显下降。

Mn：能提高材料的硬度和强度，使材料的韧性下降。当Mn>1.5%时，材料的切削加工性变差。

Si：能使材料的导热系数下降。

Ti：钛是易于形成碳化物的元素，其加工性也差。

还有Cr、O、S、P、N、Pb、Cu、Al等元素都对材料的切削加工性有影响。

③材料的力学性能：1)硬度和强度：材料的硬度和强度适中，其切削加工性比较好，硬度和强度越高，切削加工性就越差。如正火45钢：HB200，σb 640 MPa；淬火45钢：HRC45，σb 2100～2600 MPa。影响材料切削加工性的还有金属材料组织中的细微杂物，如A1203、Si02、Ti02等，它们的显微硬度高，对刀具产生机械磨损；其切削加工性也变差。2)韧性αk和塑性δ：韧性和塑性大的材料，在切削加工时的阻力、变形和产生的热量就大，其切削加工性也差。3)弹性模量E：它是表示材料刚度的指标，弹性模量大，表示材料在外力的作用下不易产生弹性变形。但弹性模量小的材料在切削过程中，弹性恢复大，且刀具摩擦大，切削也困难。如软橡胶E==2～4MP;45钢E=200000 MPa：Mo材E=500000 MPa。

④金相组织：1)铁素体：它的硬度和强度很低(HB50～90，σb =190～250 MPa)、塑性和韧性高(δ=40～50%)，切削时易产生积屑瘤.切削加工性差。2)珠光体：球形珠光体切削加工性好。(如45钢) 3)渗碳体：硬度高(HRC66-70)，但很脆(αk=30-35 MPa)，由于Fc增大易崩边，使切削困难。4)奥氏体：它的硬度不高(HB200左右)，但塑性和韧性很高，加工表面硬化和切屑与刀具冷焊严重，切削加工性差。如1Cr18Ni9Ti、高温合金等。5)马氏体：淬火钢属于这类金相组织。它硬度高、脆性大，其相对切削加工性为45钢的1/3～1/10。

3、难切削材料的切削特点：

①切削力大：为切45钢的1.5～2.5倍

②切削温度高：当Vc=75m/min时，切削以下材料比切削45钢的切削温度高：

TC-4 435℃GH132 320℃GH36 270℃1Cr18Ni9Ti 195℃

③加工硬化倾向大：由于部分难切削材料的韧性、塑性高，强化系数大；加之在切削热的作用下吸收周围介质中的H、O、N等的原子，使切削表面和已加工表面形成硬脆层，其硬化程度比基体高50～200%.深度大于0.1mm，是切45钢的好几倍。

4、改善难切削材料加工性的途径：

①选用优良的刀具材料。②选用合理的刀具几何参数。③选用合理的切削用量。④选用性能好的切削液。⑤改善工夹具结构。⑥对被加工材料进行适当热处理。⑦采用其他工艺

二、难切削材料的车削：

1、淬火钢的车削：

①淬火钢的切削特点：1)硬度高：HRC45-70。2)脆性大。3)强度高：σb =2100～2600 MPa，是45钢的4倍左右。4)切削力大：单位切削力Kc为4500MPa，是切45钢的2.5倍。5)切削温度高：其导热系数为45钢的1/7。

②刀具与切削用量：1)刀具材料：PCBN、陶瓷、硬质合金(600、610、YS8、YT05、758、813)等。2)刀具几何参数：γ0=0～-10°，工件硬度和连续切削时γ0=-10～-30°，α0=8～10°，κr=30～60°，λs=0～-3°。3)切削用量：硬质合金Vc=30～50m/min；陶瓷刀具Vc=60～120m/min；PCBN刀具Vc=100～200 m/min，断续切削时Vc为上述的1/2，αp、f为切一般钢的1/2。

注意：一股淬火钢的耐热性为200～400℃，它的硬度随温度增高而降低。而刀具材料(硬质合金、陶瓷、PCBN)的耐热性分别为800～1000℃、1200℃、1400～1500℃，利用这一特性，在连续切削时，Vc不能选择太低；钻孔时，Vc要合理，勤退刀；断续切削时f要小，κr适当减小，γε增大，λs为负值。