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难切削材料的切削加工性 1. 切削加工特点难切削材料的切削加工过程,通常都服从于一般切削过程的规律,但也有期特点,这就是有些现象和作用特别突出,它的宏观现象,大致可归纳为以下共同特点; a ?切削力大 绝大多数的难加工材料都具有高硬度、高强度等特点。它们具有原子密度大、滑移系数多的面心立方晶格的奥氏体组织结构,尤其是高温合金具有典型的特点。因此,在切削时,塑性变型剧烈、晶格畸变严重,现出极大的变形抗力。如在正常条件下切削这类材料,切削力为45钢的1.5~2.5倍。见表1 表1? 几种材料精车时的切削力对比 材料牌号 搞拉强度(kg/mm2) 单位切削力对比 备注 材料牌号 材料特点(kg/mm2) 单位切削力对比 备注 45#钢 70 1 GC-4 ób 170~220 2.21 TC—4 70~130 0.94 GH4033 ób 90~130 2.42 1Cr18Ni9Ti 60 1.15 PCrNi33 MoVA HRC 32~34 1.15~1.2 P34CrNi3A 60~90 1.23 30CrMnSiA HRC 35~40 1.2 1Cr13 85 1.28 35CrMnSiA HRC 42~47 1.25 4Crl4Ni14W2Mo 70~90 1.53 ZGMn13 HB 170~207 1.60 GH2036 70~90 1.74 2. b? 加工硬化倾向大 凡是具有面心立方晶格的奥氏体固溶强化材料,由于其塑性大、韧性高、强化系数大,胡在切削过程中切削力的作用下,产生巨大的塑性变形,晶格严重扭曲,造成加工硬化,无论冷硬的程度和硬化层深度都比切削普遍碳素钢时大好几倍。特别是化学活性强的材料,如切削钛及其合金时,在切削热的作用下,会吸收周围介质中的氢、氧、氮等元素的原子可产生间隙相,形成硬脆表层,其硬化层深度约为0.1~0.155mm,硬化程度提高20~30%,给后续加工带来很大的困难。 C? 切削温度很高 难加工材料切削温度很高,这是由于它具有很高的热强性,即在高温下还能保持很高的强度,所以在切削时消耗的塑性变形功大,产生的热量多。再加之它的导热系数小,切削热高度地集中,便形成了很高的切削温度。如75米/分的速度切削45钢,切削温度为5050C,而在同样的条件下,TC-4的切削温度9400C,GH2132的切削温度为8250C。分别比45钢的切削温度高出4350C和3200C。 d? 刀具磨损快 由于难加工材料的切削力大,切削温度高,又由于这些材料强度好、硬度高的缘故,因此,加工这类材料只宜于采用低速切削。这样使刀、屑之间接触力加大,摩擦系数增加,以至切屑在刃口处滞留,造成粘结磨损,甚至粘结后造成刃口剥落、崩刃;有些工件材料的成份及组织结构与刀具材料相近,故容易使刀具产生扩散磨损;高温和大的切削力还能使刀具产生塑性变形。 3. 加工性比较 根据材料的相对切削加工性分级法,把Kr值小于1的材料定为难加工材料,Kr值越小,难加工程度越大,根据这种方法,通过试验虽然找出Kr值,确定难加工等级,但很不直观。为了更直观地看出材料的难加工程度,我们根据有些工厂的生产实践和有关资料,下面例举几种典型材料的加工性。 按室温强度和硬度区分加工难度时,其递增顺序为: 45# ??钢— 38CrA、12CrNi3A—? 38CrMoA1A,40CrNiMoA、30CrMnSiA—30CrMnSiNi2A─40 CrMnSiMoA、40CrNi2SiWA。 按热稳定性区分加工难度时,按下列顺序递增: 1Cr18Ni9Ti─Cr23Ni18─GH30─GH39,GH1140 按热强性区分加工难度时,其递增顺序是: 1Cr13、? 2Cr13─3 Cr13、 4Cr13─Cr17Ni2─4Cr14Ni14W2Mo─GH2036—GH2132—GH2136—GH4033—GH2135、GH33A、GH4037—K1—GH4049—K214—K5、K3、K417。 按热强性区分加工难度时,其递增顺序是: 碳素钢—不锈钢[铁素体—马氏体—奥氏体]—耐热钢[奥氏体型—奥氏体+铁素体型—马氏体时效型]—铁基高温合金—镍基高温合金—铁基铸造高温合金—镍基铸造高温合金。 还有超高强度钢,它的加工难度范围较宽,大到可认为: 当其强度ób≥150kg/mm2,硬度HRC≥45时,其切削加工性相当于铁基高温合金,强度在ób=170~190kg/mm2,硬度HRC=49~52时,其切削加工性相当于镍基高温合金;当其强度在ób=190~210kg/mm2,硬度HRC=52~55时,其切削加工性相当于镍基铸造高温合金。 再有钛合金,其导热系数极低,产生很高的切削温度,难加工程度也很大,若能合理地选择刀具角度和切削参数,其切削加工性介于不锈钢和耐热钢之间。 若按钢村基体组织判别时,加工性的难易顺序为: 铁素体—珠光体—奥氏体—屈氏体—马氏体。 继续阅读