浅谈高温合金GH864的切削加工
发表时间：2018-07-16T16:25:25.683Z 来源：《知识-力量》2018年7月上作者：邱黎鹏李洪祥[导读] 烟气轮机是一种能量回收的透平设备，是炼油厂催化裂化装置中的关键设备之一。烟气轮机其中最为关键的是动叶片，动叶片的加工制造代表着烟气轮机的核心技术。（渤海装备兰州石油化工机械厂，甘肃兰州 730060）
摘要：烟气轮机是一种能量回收的透平设备，是炼油厂催化裂化装置中的关键设备之一。烟气轮机其中最为关键的是动叶片，动叶片的加工制造代表着烟气轮机的核心技术。为了加强企业的竞争力，工厂的技术在不断的研发中，对于烟气轮机动叶片，目前使用材质为GH864。所以本篇论文在对高温合金的特点进行描述，并且对高温合金GH864的切削加工的两种方法进行探讨研究。关键词：高温合金GH864；切削加工；研究动叶片是烟气轮机的核心与关键，它需要在非常苛刻的条件下，维持自己的稳定运转，这个苛刻的条件是高温、腐蚀，压力等，所以对材料的要求比较高，高温合金GH864材料能够达到使用要求。但是由于材料性能好，所以在对材料进行冷加工时，这个技术比较困难。这个就是目前在探讨研究的重点内容，使国内企业能够掌握高温合金切削加工的核心技术。
1、高温合金GH864的特点 1.1高温合金GH864的组成成分
这个合金主要是由镍铬组成，占了合金总含量的百分之七十到七十五左右，其中镍的含量高达百分之五十左右，由于镍铬这两种金属元素性质稳定，这个组成就保证了高温合金本身具有了耐高温，耐腐蚀，抗拉拔，延展性强。在实验中，模拟产品使用环境，将温度从常温升高到500℃，这个时候的材料性能非常稳定良好。
1.2高温合金GH864切削加工特性
由于高温合金GH864的成分组成以及机械加工特点，在加工中容易出现切削的难度大，需要的切削力比较大，不容易产生断裂。通过实验中发现在高温的条件下可以降低切削的难度，比钢的相对加工性还要低，但是抗拉的指数要高很多，是钢的五倍左右。
2、高温合金GH864利用高速钢刀具切削加工 2.1高速钢刀具切削加工高温合金GH864问题
目前利用的是高速钢刀具在切削加工高温合金GH864，这个工艺技术应用较广，但是存在一定的问题，使得加工过程中的成本增加。根据高温合金GH864材料本身特点，在利用高速钢刀具进行切削加工中极易产生切屑的粘黏，这些碎屑会在刀具容屑槽内产生堆积和在刀具刃口粘黏的问题，在之后的加工过程中会使得刀具的刀刃锐度减小，这个时候高速钢刀具就会跟零件待加工表面产生巨大的摩擦，产生很大的切削热并且不易散热，从而加剧刀具的磨损。
由于磨损是出现问题的主要原因，所以对于摩擦进行相应的实验。对于摩擦产生相关原因进行分析研究：利用准备的高速钢刀具，这种刀具采用目前应用最为广泛的W18Cr4V立铣刀。对于高速钢刀具的转速按照多数企业的标准制定，转速为每分钟30转，给其一个进给速度为每分钟20毫米，利用标准冷却润滑液进行冷却润滑，切削深度设置为3毫米，切削宽度设置为32毫米，符合实际应用，便于分析。进行了11次的实验中，切削长度为80、75、70、65、60、55、50、45、40、35、30mm，在这个过程中每次都出现了磨损严重导致刀具变形折断的情况，没有办法进行修补，无法继续加工。产生这个的原因进行分析： 1.从材料的自身分析，高温合金GH864本身的韧性比较大，在削切的过程中需要利用机床产生大量的削切力去做功，做功就产生了热量，这个热量不会影响高温合金，但是对刀具会有很大的影响，会使刀具的硬度改变，刀具在切削过程中会变形，这个变形就会产生强烈磨损。
2.目前高速钢刀具使用在高温合金GH864的加工经验不足，还是按照原来加工的设置方式，但是材料的改变导致这种切削刀具的设置，导致刀具与高温合金GH864距离过小，刀具的刀刃比较锋利，白钢刀的强度相对比较弱，在摩擦过程中产生的热量不易散出，导致刀具与高温合金GH864产生剧烈的摩擦。
3.冷却润滑液是由柴油与废机油的组合，虽然能够有一定的散热的功效，但是散热能力不能满足对于高温材料GH864切削，应该对冷却润滑油进行改进。摩擦作用一是会导致噪音，不利于维持加工车间的安静环境，操作工人必须做好防护措施，否则耳部听力会受到损伤；二是必须进行合理的处理，否则高速钢刀具就会持续受损，并且受损程度逐渐增加，直到刀具弯曲折断，这个不仅会导致切削加工中偏差，这个过程对于刀具耗损是很严重的，会增加产品制造的成本，使产品不具有竞争优势。
2.2高速钢刀具切削加工高温合金GH864改善措施 2.2.1高速刀具耐高温处理
对于高速钢刀具在进行高温合金GH864的切削加工过程中由于摩擦产生的高能量导致的高温，可以对高速刀具进行耐高温处理的角度出发，这个可以从两个方面考虑：一方面是可以直接将高速刀具选用耐高温，耐摩擦的材料，这个可以从整体进行改善；另一个方面是可以将高速钢刀具的刀尖进行耐高温处理，可以研发新的材料或者合金将刀尖镀上一层防护膜，就可以延缓刀具的使用。对于耐高温的处理，是需要研发新的技术，这个过程比较漫长，但是可以从高速刀具自身改善切削加工的工艺。
2.2.2改变刀具设置的参数
对于刀具的设置参数，首先是改变刀具角度的设置，可以减少刀具前角，增加刀具的尖角、减少刀具切削刃的角来增加刀具的刀刃的强度，提升刀尖与高温合金GH864之间的空隙，减小接触，增加散热，减小相应的切削刀具的切削力，帮助高速钢刀具延长使用寿命。对于改变刀具的设置参数的改变需要适中，设置改变太小起不到相应作用，太大会出现别的问题，这个需要寻找适合的设置。这个需要通过大量的实验进行探究出最适合的刀具参数设置，通过上百次的实验得到：前角0°，后角6°～8°，主偏角35°～45°，副前角0°，副后角3°～5°，副偏角2°～3°。这个通过改良的刀具，前角变为零度，刀具的尖角强度比以前增加了1倍还多，选用较小的后角即可提高刀具刃口的强度，也可减小与工件表面的摩擦，主偏角为原来的二分之一，这个是最佳的设置。
2.2.3改善冷却润滑液的配比
切削特点 a、切削力大：比切削45号钢大2～3倍。 b、切削温度高：比切削45号钢高50％左右。 c、加工硬化严重：切削它时的加工表面和已加工表面的硬度比基体高50～100％。 d、刀具易磨损：切削时易粘结、扩散、氧化和沟纹磨损。 刀具材料 a、高速钢：应选用高钒、高碳、含铝高速钢。 b、硬质合金：应采用YG类硬质合金。最好采用含TaC或NbC的细颗粒和超细颗粒硬质合金。如YG8、YG6X、YG10H、YW4、YD15、YGRM、YS2、643、813、712、726等。 c、陶瓷：在切削铸造高温合金时，采用陶瓷刀具也有其独特的优越性。 刀具几何参数 变形高温合金(如锻造、热轧、冷拔)。刀具前角γ0为10°左右；铸造高温合金γ0为0°左右，一般不鐾负倒棱。刀具后角一般α=10°～15°。粗加工时刀倾角λs为-5°～-10°，精加工时λs =O～3°。主偏角κr为45°～75°。刀尖圆弧半径r为0.5～2mm，粗加工时，取大值。 切削用量 a、高速钢刀具：切削铸造高温合金切削速度Vc为3m/min左右，切削变形高温合金Vc=5～10m/min。 b、硬质合金刀具：切削变形高温合金Vc：40～60m/min；切削铸造高温合金Vc=7～10m/min。进给量f和切削深度αp均应大于0.1mm，以免刀具在硬化后的表面进行切削，而加剧刀具磨损。 切削液 粗加工时，采用乳化液、极压乳化液。精加工时，采用极压乳化液或极压切削油。铰孔时，采用硫化油85～90％+煤油10～15%，或硫化油(或猪油)+CCl4。高温合金攻丝十分困难，除适当加大底孔直径外，应采用白铅油+机械油，或氯化石蜡用煤油稀释，或用MoS2油膏。 高温合金钻孔
精心整理 钛合金特性及加工方法 钛合金以其强度高、机械性能及抗蚀性良好而成为飞机及发动机理想的制造材料，但由于其切削加工性差，长期以来在很大程度上制约了它的应用。随着加工工艺技术的发展，近年来，钛合金已广泛应用于飞机发动机的压气机段、发动机罩、排气装置等零件的制造以及飞机的大梁隔框等结构框架件的制造。我公司某新型航空发动机的钛合金零件约占零件总数的11％。本文是在该新机试制过程中积累的对钛合金材料切削特性以及在不同加工方法下表现出的具体特点的认识及所应采取工艺措施的经验总结。 1钛合金的切削加工性及普遍原则 钛合金按金属组织分为a 相、b 相、a+b 相，分别以TA ，TB ，TC 表示其牌号和类型。我公司某新型发动 600 损严重。 要保持刀刃锋利，以保证排屑流畅，避免粘屑崩刃。 切削速度宜低，以免切削温度过高；进给量适中，过大易烧刀，过小则因刀刃在加工硬化层中工作而磨损过快；切削深度可较大，使刀尖在硬化层以下工作，有利于提高刀具耐用度。 加工时须加冷却液充分冷却。 切削钛合金时吃刀抗力较大，故工艺系统需保证有足够的刚度。由于钛合金易变形，所以切削夹紧力不能大，特别是在某些精加工工序时，必要时可使用一定的辅助支承。 以上是钛合金加工时需考虑的普遍原则，事实上，用不同的加工方法时及在不同的条件下存在着不同的矛盾突出点和解决问题的侧重点。 2钛合金切削加工的工艺措施
车削 钛合金车削易获得较好的表面粗糙度，加工硬化不严重，但切削温度高，刀具磨损快。针对这些特点，主要在刀具、切削参数方面采取以下措施： 刀具材料：根据工厂现有条件选用YG6，YG8，YG10HT。 刀具几何参数：合适的刀具前后角、刀尖磨圆。 较低的切削速度。 适中的进给量。 较深的切削深度。 选用的具体参数见表1。 表1车削钛合金参数表工序车刀前角go ° ° mm m/min mm mm/r 粗车56 精车56 铣削 了3 此外，为使钛合金顺利铣削，还应注意以下几点： 相对于通用标准铣刀，前角应减小，后角应加大。 铣削速度宜低。 尽量采用尖齿铣刀，避免使用铲齿铣刀。 刀尖应圆滑转接。 大量使用切削液。 为提高生产效率，可适当增加铣削深度与宽度，铣削深度一般粗加工为 1.5～3.0mm，精加工为0.2～0.5mm。 磨削 磨削钛合金零件常见的问题是粘屑造成砂轮堵塞以及零件表面烧伤。其原因是钛合金的导热性差，使磨削区产生高温，从而使钛合金与磨料发生粘结、扩散以及强烈的化学反应。粘屑和砂轮堵塞导致磨削比显著
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6mm。 c.切削加工情况：有YG8铣平面，刀具切削轻松，在进刀与工件接触时 以及刀具将工件切透时有振动，中间切削过程平稳，使用磨削液。 留0.5mm 余量进行精铣，可获得R a1.6的表面粗糙度。 2.加工十字形状 a.刀具选择：选用硬质合金立铣刀，刀具材料为Y330。铣刀外径?40。 b.切削参数选择：主轴转速235r/min。 c.切削加工情况：用Y330加工十字形状，手动横向进给，刀具切削轻 松，切削时加磨削液充分冷却。精铣时铣刀底刃修磨R2，后角为1 0°～12°，并用碳化硅油石修磨使切削刃光滑，工件能得到R a1.6 的表面粗糙度。此时后角的选择，尤其是刀具圆弧面后角的选择至 关重要，过大，会在铣削过程中产生振动，容易崩刃，使切削刃产 生锯口，加剧磨损：过小，会造成排屑、断屑困难，切屑还会粘刀， 后刀面与工件磨擦现象严重，刀具磨损加快。因此正确地修磨后角， 可以提高刀具的使用寿命。 3.车削工件内外圆弧表面 刀具材料、几何参数及切削用量的选择如下： a.刀具材料为YG8，45°偏刀断续切削，使用磨削液让切削刃冷却。用工装夹 持工件，每组加工8件，粗车切削用量V=25～38m/min，f=0.3～0.5mm/r， ap=3～5mm.如加工中间内孔，在连续切削的条件下精车，切削用量V=50～7 5m/min，f=0.1～0.2mm/r，ap=0.25～0.8mm。 前角γ=8°～12°能保证刀具强度。 .磨出0.05～0.1mm的负倒棱，增强切削刃强度。 .后角a=15°～20°，以减少后刀面与工件的摩擦，提高刀具寿命。 .粗车时，刃倾角λ=-3°～-5°，精车时刃倾角λ=-3°～0°。 .粗车时，刀尖圆弧半径r0=0.5mm，精车时r0=1～2mm，以增强刀尖强度。 .切削加工情况：通过以上参数选择，工件可获得R a1.6的表面粗糙度，并能有效地提高刀具寿命，主切削刃在刃磨后用碳化硅油石研磨出倒棱，可消除刃磨产生的锯口，提高抗磨损能力，并增强主切削刃强度。 .加工零件两边U形弧槽 图1所示U槽深约24mm，宽18mm，圆弧为28，弧形槽弦长61mm，为半盲槽，加工 后底部弧面及两侧面壁厚为4mm。由于是半盲槽，刀具进入切槽后，铣削阻力增大， 排屑不畅，刀具与切屑挤压现象严重，切削过程中有振动，刀具易崩刃，如继续切 削，刀具将在颈部处折断。加工后的零件表面凹凸不平，表面粗糙度达不到要求。 在选用刀具上，原选用硬质合金立铣刀加工，由于铣削产生的振动使铣刀崩刃，刀 具寿命较短。后改用超硬铝高速钢铣刀(刀具牌号W6Mo5Cr4V2Al)切槽，取得了较满 意的效果。其加工步骤如下： a.先将铣刀底部磨出圆角R2，后角值取8°～12°，并用油石修光。如果刀具
合金磨削刀具-钛合金的切削加工 首页>行业信息>行业信息> 合金磨削刀具-钛合金的切削加工 摘要：文件地点传真-500kV世博输变电工程设备采购招标混凝土机械设备-我国混凝土泵车的研发趋势器 材行业企业-2008年是纺织机械发展预测除尘器粉尘气体-现代锅炉除尘设备简介控制器技术空调-我国将 制定变频控制器标准终结市场混乱新产品功能水平-中联环卫机械公司五款新产品通过验收波兰装配厂-扩 大欧洲市场份额徐工波兰装配厂落成叉车鸟巢开幕式-龙工叉车为奥运鸟巢极速“变装”出力(图)刀具加工 刀片-Kennametal公司推出KB9640新刀具工程机械企业-工程机械租赁业发展前景广阔1．钛合金可分为哪几类?钛是同素异构体，熔点为1720℃，在低于882℃时呈密排六方晶格结构，称为α钛；在882℃以 上呈体心立方品格结构，称为β钛。利用钛的上述两种结构的不同特点，添加适当的合金元素，使其相变温度及相分含量逐渐改变而得到不同组织的钛合金。室温下，合金,磨削,刀具,丝锥,切屑,砂轮,磨损,铰刀,硬质合金,温度, 1．钛合金可分为哪几类? 钛是同素异构体，熔点为1720℃，在低于882℃时呈密排六方晶格结构，称为α钛；在882℃以上呈体心立方品格结构，称为β钛。利用钛的上述两种结构的不同特点，添加适当的合金元素，使其相变温度及相分含量逐渐改变而得到不同组织的钛合金。室温下，钛合金有三种基体组织，钛合金也就分为以下三类： (1) α钛合金：它是α相固溶体组成的单相合金，不论是在一般温度下还是在较高的实际应用温度下，均是α相，组织稳定，耐磨性高于纯钛，抗氧化能力强。在500℃～600℃的温度下，仍保持其强度和抗蠕变性能，但不能进行热处理强化，室温强度不高。 (2) β钛合金：它是β相固溶体组成的单相合金，未热处理即具有较高的强度，淬火、时效后合金得到进一步强化，室温强度可达1372～1666 MPa；但热稳定性较差，不宜在高温下使用。 (3) α+β钛合金：它是双相合金，具有良好的综合性能，组织稳定性好，有良好的韧性、塑性和高温变形性能，能较好地进行热压力加工，能进行淬火、时效使合金强化。热处理后的强度约比退火状态提高50％～100％；高温强度高，可在400℃～500℃的温度下长期工作，其热稳定性次于α钛合金。 三种钛合金中最常用的是α钛合金和α+β钛合金；α钛合金的切削加工性最好，α+p钛合金次之，β钛合 金最差。α钛合金代号为TA，β钛合金代号为TB，α+β钛合金代号为TC。 2．钛合金有哪些性能和用途？ 钛是一种新型金属，钛的性能与所含碳、氮、氢、氧等杂质含量有关，最纯的碘化钛杂质含量不超过0.1％，但其强度低、塑性高。99.5％工业纯钛的性能为：密度ρ=4.5g/cm3，熔点为1800℃，导热系数 λ=15.24W/(m.K)，抗拉强度σb=539MPa，伸长率δ=25％，断面收缩率ψ=25％，弹性模量E=1.078×105MPa，硬度HB195。 (1)比强度高：钛合金的密度一般在4.5g/cm3左右，仅为钢的60％，纯钛的强度接近普通钢的强度，一些高强度钛合金超过了许多合金结构钢的强度。因此钛合金的比强度(强度/密度)远大于其他金属结构材料， 见表7-1，可制出单位强度高、刚性好、质轻的零、部件。目前飞机的发动机构件、骨架、蒙皮、紧固件 及起落架等都使用钛合金。
如何选择刀具材料切削切削加工高温合金 一、高温合金的含义及性能 1、高温合金的含义：是指以铁、镍、钴为基，能够在600℃以上的高温及 一定应力作用下长期工作的一类金属材料，又被称为超合金，热强合金。 2、高温合金的特点：具有较高的高温强度，良好的抗氧化能和抗腐蚀性能，良好的疲劳性能、抗断裂韧性等综合性能。高温合金是单一奥氏体组织，可以 在各种温度下具有良好的组织稳定性和使用可靠性。 由于高温合金的特点，已成为制造航空航天发动机热端部件的关键材料， 是航空航天材料的重要成员，也可以广泛应用在石油化工、电力、冶金等领域。 二、高温合金的发展历程 760℃高温材料发展过程从20世纪30年代后期起，为了满足新型发动机的需要，在第二次世界大战期间，高温合金的研究进入了蓬勃发展时期。40年代初，英国首先在80镍-20钴合金中加入少量铝和钛，研制成第一种具有较高高 温强度的镍基合金。同一时期，美国为了适应航空活塞式发动机用涡轮增压器 发展的需要，开始采用钴基合金制作叶片。 此外，美国还研制出用以制作喷气发动机的燃烧室的镍基合金。以后，冶 金学家为了进一步提高合金的高温强度，在镍基合金中加入钨、钼、钴等元素，增加铝、钛含量，研制出一系列牌号的合金，但由于钴资源缺乏，钴基高温合 金发展受到限制。 40年代，铁基高温合金也得到了发展，50年代出现A-286和Incoloy901 等牌号，但因高温稳定性较差，从60年代以来发展较慢。苏联于1950年前后 开始生产镍基高温合金，后来生产变形高温合金和铸造高温合金。中国从1956 年开始试制高温合金，逐渐形成变形高温合金和铸造高温合金。70年代美国还 采用新的生产工艺制造出定向结晶叶片和粉末冶金涡轮盘，以适应航空发动机 涡轮进口温度不断提高的需要。 三、高温合金的分类 （1）按基体元素来分：铁基高温合金、镍基高温合金和钴基高温合金。其 中铁基高温合金适合的温度在600~800℃，镍基高温合金适用于650~1000℃范 围内的温度；钴基高温合金适合730~1100℃，但由于钴是一种重要的战略资源，致使钴基合金的发展受到限制。目前镍基高温合金应用较广泛。 （2）按强化方式：固溶强化型，沉淀强化型，氧化物弥散强化型以及纤维 强化型等。 （3）按制备工艺：变形高温合金，铸造高温合金以及粉末冶金高温合金。 四、高温合金的加工难点及方法 1、切削加工高温合金的难点：（1）耐高温性能直接提高了加工难度；（2）在加工时重切削力以及产生的高温的共同作用下，刀具容易产生碎片或变形， 或者导致刀具断裂；（3）大多数高温合金都会迅速产生加工硬化现象，从而影响工件的表面精度。
钛合金的切削加工及刀具设计 核心提示：分析了钛合金的相对可切削性,阐述了钛合金切削加工条件;以钛合金车加工和孔加工为例介绍了钛合金加工刀具的设计. 1.引言 钛及钛合金不仅是制造飞机、导弹、火箭等航天器的重要结构材料，而且在机械工程、海洋工程、生物工程及化学工程中的应用也日益广泛。如在阀门制造中，将不锈钢阀门与钛制阀门同时在酸性介质中使用，钛制阀门具有更好的使用寿命。 在钛中加入合金元素形成钛合金，其强度显着提高,σb可从350～700MPa提高到1200 MPa，因此在工业上应用钛合金的意义更具重要性。通常按使用状态下的组织将钛合金分为α钛合金（以TA表示）、β钛合金和（α+β）钛合金（以TC表示）三类，三种钛合金中最常用的是α钛合金和(α+β)钛合金。由于钛合金可切削性极差，因此给实际应用带来很多困难。笔者从钛合金的相对可切削性研究出发，根据多年生产经验提出较实用的刀具，供读者应用时参考。 2.钛合金可切削性的研究 若以45号钢的可切削性为100%，则钛合金的可切削性约为20～40%，其可切削性比不锈钢差，但比高温合金稍好。在钛合金中又按β型钛合金、α+β型钛合金、α型钛合金为序其可切削性逐步改善，而纯钛的可切削性最好。即在一般情况下，材料硬度愈高，加入合金元素越多，材料的可切削性越差。加工钛合金时，若材料硬度小于HB 300将会出现强烈粘刀现象，而硬度大于HB370时加工又极其困难，因此最好使钛合金材料的硬度在HB300～370之间。 2.1 钛合金切削机理的研究 （1）气体杂质的影响 各种气体杂质对于钛合金的可切削性有很大影响，其中最显着的是氧、氢和氮；钛合金的可切削性随着气体在钛合金中的含量增加而恶化。
钛合金铣削加工的技术要点 newmaker 与其他大多数金属材料加工相比，钛加工不仅要求更高，而且限制更多。这是因为钛合金所具有的冶金特性和材料属性可能会对切削作用和材料本身产生严重影响。但是，如果选择适当的刀具并正确加以使用，并且按照钛加工要求将机床和配置优化到最佳状态，那么就完全可以满足这些要求，并获得令人满意的高性能和完美结果。传统钛金属加工过程中碰到的许多问题并非不可避免，只要克服钛属性对加工过程的影响，就能取得成功。 钛的各种属性使之成为具有强大吸引力的零件材料，但其中许多属性同时也影响着它的可加工性。钛具备优良的强度-重量比，其密度通常仅为钢的60%。钛的弹性系数比钢低，因此质地更坚硬，挠曲度更好。钛的耐侵蚀性也优于不锈钢，而且导热性低。这些属性意味着钛金属在加工过程中会产生较高和较集中的切削力。它容易产生振动而导致切削时出现震颤；并且，它在切削时还容易与切削刀具材料发生反应，从而加剧月牙洼磨损。此外，它的导热性差，由于热主要集中在切削区，因此加工钛金属的刀具必须具备高热硬度。 稳定性是成功的关键所在 某些机加工车间发现钛金属难以有效加工，但这种观点并不代表现代加工方法和刀具的发展趋势。之所以困难，部分是因为钛金属加工是新兴工艺，缺少可借鉴的经验。此外，困难通常与期望值及操作者的经验相关，特别是有些人已经习惯了铸铁或低合金钢等材料的加工方式，这些材料的加工要求一般很低。相比之下，加工钛金属似乎更困难些，因为加工时不能采用同样的刀具和相同的速率，并且刀具的寿命也不同。即便与某些不锈钢相比，钛金属加工的难度也仍然要高。我们固然可以说，加工钛金属必须采取不同的切削速度和进给量以及一定的预防措施。其实与大多数材料相比，钛金属也是一种完全可直接加工的材料。只要钛工件稳定，装夹牢固，机床的选择正确，动力合适，工况良好，并且配备具有较短刀具悬伸的ISO 50主轴，则所有问题都会迎刃而解——只要切削刀具正确的话。 但在实际铣削加工中，钛金属加工所需的条件不容易全部满足，因为理想的稳定条件并不总是具备。此外，许多钛零件的形状复杂，可能包含许多细密或深长的型腔、薄壁、斜面和薄托座。要想成功加工这样的零件，就需要使用大悬伸、小直径刀具，这都会影响刀具稳定性。在加工钛金属时，往往更容易出现潜在的稳定性问题。 必须考虑振动和热 非理想环境还包含其它因素，其中之一就是大多数机床目前装配的是IS0 40主轴，如果高强度地使用机床，就无法长时间保持新刀状态。此外，如果零件结构较复杂的话，通常就不易有效夹紧。当然挑战还不止于此，切削工序有时必须用于全槽铣、侧削或轮廓铣削，所有这
切削加工高温合金的刀具材料 高温合金具有优良的高温强度、热稳定性及抗热疲劳性能，因此它广泛应用于航空航天、船舶、核工业、电站等行业，例如现代燃汽涡轮发动机的燃烧室、涡轮导向叶片与工作叶片、涡轮盘及涡轮转子结构件、航空发动机盘件、环形件等高温转动部件等等。 高温合金是最难加工的材料之一，如果45# 钢的加工性为100% ，则高温合金的相对加工性仅为5% ～20% ，其切削加工的特点有：①切削力大，是普通钢材的 2 ～ 4 倍。高温合金含有许多高熔点金属元素，构成组织结构致密的奥氏体固溶体，合金的塑性好，原子结构十分稳定，需要很大能量才能使原子脱离平衡位置，因而变形抗力大。②切削温度高，最高可达1000 ℃左右。高温合金导热系数小，仅为45# 钢的1/4 ～1/3 ，刀具与工件间摩擦强烈而导热性差，故切削温度高。③加工硬化严重，表面硬度比基体硬度高50% ～100% 。④塑性变形大，在室温下的延伸率可达30% ～50% 。⑤刀具易磨损，常见的有扩散磨损、边界磨损、刀尖塑性变形、月牙洼磨损及积屑瘤。由于这些特点，切削高温合金的刀具材料应具有高的强度、高的红硬性、良好的耐磨性和韧性、高的导热性和抗粘接能力等。 高速钢刀具材料是较早用于加工高温合金的刀具材料，现在由于加工效率等原因正被像硬质合金这样的刀具材料所替代。但在一些成形刀具以及工艺系统刚性差的条件下，采用高速钢刀具材料加工高温合金仍是很好的选择。另一方面，加工效率是一种综合的评判，高速钢刀具切削速度低，在某些特定条件下其损失的效率可以通过采用大的切削深度来弥补，因为高速钢刀具材料有更高的强度和韧性，且刃口可以更锋利，产生的切削热更低，加工硬化现象更轻。 用于加工高温合金的高速钢，常有钴高速钢、含钴超硬高速钢和粉末冶金高速钢等高性能高速钢。 在高速钢中加入适量的钴后，由于钴可促进奥氏体中碳化物的溶解作用，可以提高高速钢的热稳定性和二次硬度，高温硬度得到提高；同时钴还可促进高速钢回火时从马氏体中析出钨或钼的碳化物，增加弥散硬化效果，因而能提高高速钢的回火硬度，从而提高高速钢的耐磨性。在高速钢中增加钴量可改善其导热性，特别是在高温时更为明显，这有利于切削性能的提高，在相同条件下，刀刃温度可减小30 ～75 ℃。同时钢中加入钴后，可降低刀具与工件间的摩擦系数，并改善其加工性。如车削高温合金GH132 ，采用W2Mo9Cr4VCo8(M42) ，工件D=33mm ，n=180r/min ，ap=2mm ，f=0.15mm/r ，油冷，切削长度300mm ，后刀面磨损0.2 ～0.3 。粉末冶金高速钢是用细小而均匀的高速钢结晶粉末，在高温(1100 ℃) 、高压(100Mpa) 下直接压制成的刀具。这种工艺完全避免了碳化物的偏析，在相同硬度条件下强度比熔炼钢提高20% ～80% ，硬度则随着密度加大而提高，组织均匀，高温硬度比熔炼钢高0.5 ～ 1.0HRC ，因此有较好的切削性能。如在其中加入适当的碳化物( 如TiC 、TiCN 、NaC 等) ，可增加耐磨性、耐热性，这更有利于高温合金的切削加工，如在加工航空发动机镍基合金GH37 叶片上的孔时，粉末冶金高速钢FT15(FW12Cr4V5Co5) 钻头可钻9 孔，而M42 只能钻 1 ～ 3 孔。在镍基合金的火箭发动机零件上铣削螺纹，用9/2 ＂的硬质合金螺纹铣刀能够加工 5 件，用粉末治金高速钢CPM76( 美) 螺纹铣刀则可以加工33 件。
首页>行业信息>行业信息> 合金磨削刀具-钛合金的切削加工 摘要：文件地点传真-上海500kV世博输变电工程设备采购招标混凝土机械设备-我国混凝土泵车的研发趋势器材行业企业-2008年是纺织机械发展预测除尘器粉尘气体-现代锅炉除尘设备简介控制器技术空调-我国将制定变频控制器标准终结市场混乱新产品功能水平-中联环卫机械公司五款新产品通过验收波兰装配 厂徐州-扩大欧洲市场份额徐工波兰装配厂落成叉车鸟巢开幕式-龙工叉车为奥运鸟巢极速“变装”出力(图)刀具加工刀片-Kennametal公司推出KB9640新刀具工程机械企业-工程机械租赁业发展前景广阔1．钛合金可分为哪几类?钛是同素异构体，熔点为1720℃，在低于882℃时呈密排六方晶格结构，称为α钛；在882℃以上呈体心立方品格结构，称为β钛。利用钛的上述两种结构的不同特点，添加适当的合金元素，使其相变温度及相分含量逐渐改变而得到不同组织的钛合金。室温下，合金,磨削,刀具,丝锥,切屑,砂轮,磨损,铰刀,硬质合金,温度, 1．钛合金可分为哪几类? 钛是同素异构体，熔点为1720℃，在低于882℃时呈密排六方晶格结构，称为α钛；在882℃以上呈体心立方品格结构，称为β钛。利用钛的上述两种结构的不同特点，添加适当的合金元素，使其相变温度及相分含量逐渐改变而得到不同组织的钛合金。室温下，钛合金有三种基体组织，钛合金也就分为以下三类： (1) α钛合金：它是α相固溶体组成的单相合金，不论是在一般温度下还是在较高的实际应用温度下，均是α相，组织稳定，耐磨性高于纯钛，抗氧化能力强。在500℃～600℃的温度下，仍保持其强度和抗蠕变性能，但不能进行热处理强化，室温强度不高。 (2) β钛合金：它是β相固溶体组成的单相合金，未热处理即具有较高的强度，淬火、时效后合金得到进一步强化，室温强度可达1372～1666 MPa；但热稳定性较差，不宜在高温下使用。 (3) α+β钛合金：它是双相合金，具有良好的综合性能，组织稳定性好，有良好的韧性、塑性和高温变形性能，能较好地进行热压力加工，能进行淬火、时效使合金强化。热处理后的强度约比退火状态提高50％～100％；高温强度高，可在400℃～500℃的温度下长期工作，其热稳定性次于α钛合金。 三种钛合金中最常用的是α钛合金和α+β钛合金；α钛合金的切削加工性最好，α+p钛合金次之，β钛合金最差。α钛合金代号为TA，β钛合金代号为TB，α+β钛合金代号为TC。 2．钛合金有哪些性能和用途？ 钛是一种新型金属，钛的性能与所含碳、氮、氢、氧等杂质含量有关，最纯的碘化钛杂质含量不超过％，但其强度低、塑性高。％工业纯钛的性能为：密度ρ=cm3，熔点为1800℃，导热系数λ=，抗拉强度 σb=539MPa，伸长率δ=25％，断面收缩率ψ=25％，弹性模量E=×105MPa，硬度HB195。 (1)比强度高：钛合金的密度一般在cm3左右，仅为钢的60％，纯钛的强度接近普通钢的强度，一些高强度钛合金超过了许多合金结构钢的强度。因此钛合金的比强度(强度/密度)远大于其他金属结构材料，见表7-1，可制出单位强度高、刚性好、质轻的零、部件。目前飞机的发动机构件、骨架、蒙皮、紧固件及起落架等都使用钛合金。 (2)热强度高：对于α钛合金，在350℃时TA6的巩达422MPa、TA7的σb达491MPa，在500℃时TA8的σb达687MPa；对于α+β钛合金，在400℃时TC4的σb达618MPa、TC10的σb达834 MPa，在450℃时TC6和TC7的σb均达589MPa、TC8的σb达706MPa，在500℃时TC9的σb达785MPa。这两类钛合金在150℃～500℃范围内仍有很高的比强度，而铝合金在150℃时比强度明显下降。钛合金的工作温度可达500℃，铝合金则在200℃以下。
CBN刀具车削加工高温合金材料实验 （郑州华菱超硬材料有限公司刀具应用技术部供稿） 一，综述高温合金种类 高温合金是广泛应用于航天、航空、石油、华工、舰船的一种重要材料。高温合金有以下几种： 1，按基体元素：分为铁基、镍基、钴基等高温合金。镍基高温合金在整个高温合金领域占有特殊重要的地位，它广泛地用来制造航空喷气发动机、各种工业燃气轮机最热端部件，与钴合金相比，镍合金能在较高温度与应力下工作，尤其是在动叶片场合, 2．按生产工艺：分为铸造高温合金，变形高温合金，粉末冶金高温合金。 二，高温合金与CBN刀具 1，不锈钢高温合金（奥氏体不锈钢）不太适合用CBN刀具加工，但其他HRC45以上耐热钢类可以用CBN刀具加工。 2，铸造类镍基、钴基高温合金非常适合用CBN刀具加工。 3，由于高温合金的种类复杂，注意针对工件的不同金属元素含量和工艺类型选择合适的CBN牌号。 4，非高温合金类的粉末冶金零件已经被证实适合用CBN刀具加工。 三，车削粉末冶金高温合金的刀具对比试验 （试验机床：CK61100，工件材料：粉末高温合金涡轮盘；硬度>HB388，工件直径610mm，刀具：焊接复合式CBN刀片） 1，当采用YT726硬质合金刀具，以切削速度v=15m/min、切削深度ap=0.2mm、进给量f=0.1mm/r的切削用量车削FGH95粉末高温合金，切削路程仅为3.6m时，后刀面磨损量VB=0.15mm，刀具的磨损使刀具的寿命仍然不能保证连续加工一个面。此时车刀的径向磨损量为0.016mm，反映在工件直径上的变化量dd=0.032mm。2，若采用CBN刀片车削粉末高温合金，切削用量：v=70m/min，ap=0.2mm， f=0.1mm/r)。切削路程l=3.6m时，后刀面磨损量几乎丈量不出。 3，用CBN车刀半精车或精车粉末高温合金材料是可行的，与硬质合金相比，不仅加工质量高，而且刀具寿命明显进步。 4，当切削温度达到1000～1200℃时，刀具表面会产生氧化与放氮现象，过高的温度还会产生CBN→HBN的转化，使CBN刀刃失往切削能力。为此，在采用CBN 刀具切削时，必须留意选择合适的切削用量和刀具几何参数，使切削温度不致过高。 5，由于CBN刀刃处会产生颗粒剥落和微崩刃，因此必须控制切削力和切削振动，并选用刚性较好的机床。 （资料来源：https://www.doczj.com/doc/8313421788.html,）
科技论坛钛合金的切屑加工工艺综述 裴东王波 （中国电子科技集团公司第十八研究所，天津300381 ）１钛合金的切屑加工特点钛合金材料由于具有比重小、强度高，特别是在300~400℃高温下仍具有极高强度和抗蚀性等特点，已经成为航空航天工业中最重要的工程材料之一，获得了越来越广泛的应用。 但是，钛合金又是一种典型的难加工材料，切削性能很差。与其它金属材料相比，钛合金有如下切削特点：1.1变形系数小。这是钛合金切削加工的显著特点，由于变形系数小于或接近于1，切屑在前刀面上滑动摩擦的路程大大增大，加速刀具磨损。1.2切削温度高。由于钛合金的导热系数很小(只相当于45号钢的1/5～1/7)，切屑与前刀面的接触长度极短，切削时产生的热不易传出，切削温度很高。在相同的切削条件下，切削温度可比切削45号钢时高出一倍以上，造成刀具因磨损加剧而报废。1.3单位面积上的切削力大。主切削力比切钢时约小20％，由于切屑与前刀面的接触长度极短，单位接触面积上的切削力大大增加，容易造成崩刃。同时，由于钛合金的弹性模量小，加工时在径向力作用下容易产生弯曲变形，引起振动，加大刀具磨损并影响零件的精度。1.4冷硬现象严重。由于钛的化学活性大，在高的切削温度下，很容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，是切削钛合金时的一个很重要特点。２切屑刀具的选择2.1刀具材料切削加工钛合金为降低切削温度和减少粘结，应选用高温硬度好、抗弯强度高、导热性能好、与钛合金亲和性差的刀具材料。高速钢由于高温硬度低，耐热性差一般不作选择，但在其中参杂钒、 钴和铝等对高速钢进行改性后得到的高钒高速钢(如W12Cr4V4M o)、高 钴高速钢(如W2M o9Cr4VCo8)或铝高速钢(如W6M o5Cr4V2Al 、M 10M o4Cr4V3Al)等刀具材料，却适于制作切削钛合金的钻头、铰刀、 立铣刀、拉刀、丝锥等刀具。硬质合金刀具应该是较为理想的选则，但其中YT 类硬质合金会与钛合金产生剧烈的亲和作用，加剧刀具的粘结磨损，不宜用来切削钛合金；YG 类硬质合金刀具材料有YG8、YG3、YG6X 等都是切屑钛合金的较好选择，一般适用于小批量产品的加工。为了满足大批量钛合金产品的加工，最好选择有耐高温涂层的硬质合金刀具，减少由于刀具磨损而必须进行的换刀操作，提高加工效率。2.2刀具参数2.2.1前角γ0：钛合金切屑与前刀面的接触长度短，前角较小时既可增加刀屑的接触面积，使切削热和切削力不至于过分集中在切削刃附近，改善散热条件，又能加强切削刃，减小崩损的可能性。 一般取γ0=5°～15°。2.2.2后角α0：钛合金已加工表面弹性恢复 大、冷硬现象严重，采用大后角可减小对后刀面造成的摩擦、粘附、 粘结、撕裂等现象，以减小后刀面的磨损。各种切削钛合金刀具的后角基本上都大于等于15°。2.2.3主偏角κr 和副偏角κ'r ：切削钛 合金时切削温度高、 弹性变形倾向大，在工艺系统刚性允许的条件下，应尽量减小主偏角，以增加切削部分的散热面积和减小切削刃单位长度上的负荷，一般采用κr =30°，粗加工时取κr =45°。减小 副偏角可以加强刀尖，有利于散热和降低加工表面粗糙度值，一般 取κ'r =10°～15°。2.2.4刃倾角λs ：由于毛坯有硬皮和表层组织不均匀，粗车时切削刃容易崩损，为了增加切削刃的强度和锋利程度，应加大切屑的滑动速度，一般取λs =-3°～-5°，精车时λs =0°。2.2.5刀尖圆弧半径r ε：切削钛合金时刀尖是最薄弱的部分，容易崩掉和磨损， 需磨出刀尖圆弧， 一般r ε=0.5～ 1.5mm 。车削时采用负倒棱(b γ=0. 03～0.05mm ， γ01=-10°～0°)， 断(卷)屑槽的槽底 圆弧半径R n =6～8 mm 。 ３切屑参数的选择 钛合金切削加工时，切屑参数的选择一般以采用较低的切削速度、较大的切削深度和进给量为原则。较低的切削速度能够有效降 低切屑刃的温度。有实验数据表明切屑刃在高温段的寿命相比低温段呈现非线性的急速下降，因此降低切屑速度能够延长刀具使用寿命， 提高加工效率。较大的切削深度能够使刀刃避免由于钛合金变形系数小，使前刀面上的滑动摩擦路程大大增大而造成的刀具磨损。同时由于冷硬现象的存在，较大切削深度使刀刃完全进入被切 削的钛合金表面内，有效以防止产生磨损或崩刃现象。 3.1切削速度Vc ：切削速度对刀具耐用度影响最大，最好能使刀具在相对磨损最小的最佳切削速度下工作。切削不同牌号的钛合金，由于强度差别较大，切削速度应在刀具厂商提供的最佳切屑速 度的基础上通过试切试验适当调整。 3.2进给量f ：进给量对刀具的耐用度影响较小，在保证加工表 面粗糙度的条件下，可选较大的进给量，一般取f=0.1～0.3mm/r 。 进给量太小， 使刀具在硬化层内切削，增加刀具磨损，同时极薄的切屑在高的切削温度下容易自燃，因此不允许f<0.05mm/r 。3.3切削深度αp ：切削深度对刀具耐用度的影响最小，一般选用较大的切削深度， 这样不仅可以避免刀尖在硬化层内切削，减小刀具磨损， 还可增加刀刃工作长度，有利于散热，一般取αp =1～5mm 。４切屑液的选择 切削钛合金时，最大的问题就是切屑温度过高对刀具寿命的影响。为了降低切削温度，必须向切削区域内浇注大量的以冷却作用为主的切削液。 切削液应满足导热系数大、比热大、热容量大、汽化热大、汽化速度快、流量大、流速快等要求。一般说来，水比油的导热系数大 3～5倍，比热大1倍，汽化热几乎大10倍左右，故用水溶性切削液 较为合适。车、铣削钛合金时，常采用乳化液，或采用有极压添加剂的水溶性切削液。 极压乳化剂的配方见表1。极压添加剂的水溶性切削液的配方为见表2。对于钻孔、扩孔、铰孔、拉削、攻丝等工序，应该采用润滑作用较大的极压可溶性油作切削液， 如蓖麻油、油酸、硫化油、氯化油等。冷却润滑的方法最好采用高压喷雾冷却法、高压内冷却法等，这样才可起到良好的冷却、润滑作用。切削液流量不少于15～20L ／min 。 结束语钛合金的切屑加工时除了合理的选择刀具、切屑参数和切屑液等， 同时还应注意切削加工中不能停止走刀，避免引起钛合金的加工硬化而损坏刀具，特别是在铣屑加工时还应多采用顺铣方式， 有效降低刀刃温度。 这些工艺措施的采用都能有效的延长切屑刀具的寿命，极大提高钛合金的切屑加工效率。摘要：论述了钛合金材料在切屑加工过程中的特点，分析了刀具、切屑参数和切削液等方面对钛合金切削加工的影响，总结了适于钛合金加工的切屑加工工艺。 关键词：钛合金；切屑；工艺；刀具；切屑液 95··
镍基高温合金(如In718、Waspaloy等)具有热稳定性好、高温强度和硬度高、耐腐蚀、抗磨损等特点，是典型的难加工材料，常用于制作涡轮盘等发动机关键部件。由于涡轮盘是航空发动机的关键部件之一，在应力、温度和恶劣的工作环境条件下容易产生疲劳失效，因此涡轮盘材料及制造技术是研制高性能航空发动机的关键。由于涡轮盘上的异形孔由若干圆弧和直线组成，形状复杂，加工时要求各组成段位置准确、过渡圆滑而不产生加工转折痕迹，表面粗糙度符合工艺要求，因此该高温合金异形孔的加工是涡轮盘加工的难点。目前，航空发动机制造商均采用电火花加工方法加工镍铬耐热合金异形孔，但是电火花加工过程中产生的热影响层难以用普通的磨削、研磨方法去除，往往需要用磨料射流等特殊工艺去除该变质层，加工效率低，生产成本高。因此，对高效低成本的镍基高温合金异形孔加工方法的研究越来越受到人们的高度重视。 本文通过钻削、铣削与磨削工艺的不同组合、选用新型涂层刀具及适当的加工参数加工镍基高温合金异形孔的工艺试验，讨论了用铣削和磨削加工方法代替电火花方法加工镍基高温合金异形孔的可行性。 2 工艺试验与分析 1.试验条件 切削试验在加工中心上进行，被加工异形孔的形状和尺寸见图1：异形孔的截面由6段圆弧和2段直线组成，孔深10mm。试验中分别采用以下工艺：①钻削?6mm圆孔→铣削异形孔；②钻削?6mm圆孔→磨削异形孔；③钻削?6mm圆孔→铣削异形孔→磨削异形孔。三种不同工艺过程的加工条件、工艺参数见表1。
铣 削 ↓ 磨 削 长25mm，铣刀总长100mm，柄部 直径?6mm，直柄 磨削 直径?4mm、长6mm的圆柱形氧 化铝砂轮(铬刚玉)，等级RA120， 柄部直径?3mm 1883330.05 工件材料：In718镍基高温合金 冷却液：浓度为9%的乳化液，压力30Bar 图1 异形孔的截面形状与尺寸 图2 采用不同工艺获得的异形孔表面粗糙度 1.分别采用工具显微镜和图像采集系统测量铣刀和砂轮的磨损，记录磨损形貌。用Taylor-HobsonSurtronic 3p型表面 粗糙度仪沿异形孔的轴线方向测量孔的表面粗糙度Ra。 2.结果与分析 a.对三种加工工艺过程获得的异形孔表面粗糙度进行对比，结果如图2所示：在三种工艺过程中，采用钻削 →铣削→磨削(钻削加工?6mm圆孔→低用量铣削加工异形孔→磨削异形孔)工艺所获得的异形孔的表面粗糙度最 小，而钻削→磨削(钻削加工?6mm圆孔→磨削异形孔)工艺所获得的异形孔表面粗糙度最大。试验证明：在该试验条件下采用铣削加工也能获得满足表面粗糙度要求的异形孔；钻孔后磨削加工比钻孔后铣削加工所获得的异形孔表面粗糙度精度低；铣削后再进行磨削加工可在一定程度上提高异形孔加工的表面粗糙度精度，但会增加成本，降低效率。 b.不同加工条件下的铣刀磨损和破损情况：在钻削→铣削过程中，铣削1个孔后，两把铣刀的转角处均产生 了严重的沟槽磨损和破损。采用低切削用量铣削异形孔时(v=52m/min，f=333mm/min)，铣刀产生比较明显的破损(见图3a)；而用高切削用量铣削异形孔时(v=104m/min，f=666mm/min)，铣刀的沟槽磨损更为显著(见图3b)。
钛合金以优异的综合力学性能、低密度以及良好的耐腐蚀性，被誉为是一种使人类走向太空时代的战略性金属材料，不仅在航空航天及军工领域得到广泛的使用，而且开始逐渐渗透到经济生活的各个方面。随着中国航空航天事业的发展，钛合金的加工技术受到更多的关注和研究。 钛合金的分类 钛合金按照不同的方法有不同的分类，最常用的分类方法是按退火后组织特点分类，可分成α、α+β、β型钛合金[1-4]。 α型钛合金密度小，有很好的热强性和热稳定性，焊接性能好，室温、超低温和高温性能良好，但不能进行热处理强化。例如TiAl在600℃时，仍然有很高的强度，而且蠕变性能、热稳定性、疲劳性能和断裂韧性等方面都有好的表现，常用于喷气发动机涡轮盘和叶片的制造。 图1钛合金航空发动机叶轮 α+β型钛合金双相合金，组织稳定，韧性、塑性和高温变形性能随着β相稳定元素的增加而提高；有较好的热压力加工性，能进行淬火时效使合金强化，热处理后的强度约比退火状态提高50％~100％；高温强度高，可在400~500℃的温度下长期工作，其热稳定性次于α钛合金。α+β型钛合金中Ti-6Al-4V(中国牌号TC4)是钛合金中使用量最大的钛合金，在美国，其产量占钛合金产量一半以上，以其优良的综合力学性能和切削加工性大量用于航空零件制造[5-9]。图1为钛合金航空发动机叶轮。 β钛合金是β相固溶体组成的单相合金，室温的强度较高，冷加工和冷成型加工能力强，未热处理即具有较高的强度，淬火时效后合金强度得到进一步强化，室温强度可达1372~1666MPa；但热稳定性较差，不宜在高温下使用[10-13]。 钛合金切削加工的特点 钛合金本身所具有的物理和化学性能给切削加工带来了困难，具体表现有以下6点。 (1)钛合金的导热性差，是不良导热体金属材料。由于导热、导温系数小，是45号钢的1/6，所以在加工时所产生的高热量不能有效扩散，同时刀具的切削刃和切屑的接触长度短，使热量大量聚集在切削刃上，温度急剧上升，导致刀刃的红硬性下降，刀刃软化，加快刀具磨损[14]。 (2)钛合金的亲和力大。钛合金在加工中黏刀现象严重。增大了刀体与工件的摩擦，摩擦导致大量的热，降低了刀具的使用寿命。 (3)高的化学活性。在加工中，随着切屑温度的升高，容易与空气中的O、N、CO、CO2、H2O等发生反应，使间隙元素O、N的含量增加，工件的表面氧化变硬，难以加工，增大了刀具单位面积上所承受的切削力，刀尖应力变大，同时使前刀面和后刀面与工件的摩擦加
浅谈高温合金GH864的切削加工 发表时间：2018-07-16T16:25:25.683Z 来源：《知识-力量》2018年7月上作者：邱黎鹏李洪祥[导读] 烟气轮机是一种能量回收的透平设备，是炼油厂催化裂化装置中的关键设备之一。烟气轮机其中最为关键的是动叶片，动叶片的加工制造代表着烟气轮机的核心技术。（渤海装备兰州石油化工机械厂，甘肃兰州 730060） 摘要：烟气轮机是一种能量回收的透平设备，是炼油厂催化裂化装置中的关键设备之一。烟气轮机其中最为关键的是动叶片，动叶片的加工制造代表着烟气轮机的核心技术。为了加强企业的竞争力，工厂的技术在不断的研发中，对于烟气轮机动叶片，目前使用材质为GH864。所以本篇论文在对高温合金的特点进行描述，并且对高温合金GH864的切削加工的两种方法进行探讨研究。关键词：高温合金GH864；切削加工；研究动叶片是烟气轮机的核心与关键，它需要在非常苛刻的条件下，维持自己的稳定运转，这个苛刻的条件是高温、腐蚀，压力等，所以对材料的要求比较高，高温合金GH864材料能够达到使用要求。但是由于材料性能好，所以在对材料进行冷加工时，这个技术比较困难。这个就是目前在探讨研究的重点内容，使国内企业能够掌握高温合金切削加工的核心技术。 1、高温合金GH864的特点 1.1高温合金GH864的组成成分 这个合金主要是由镍铬组成，占了合金总含量的百分之七十到七十五左右，其中镍的含量高达百分之五十左右，由于镍铬这两种金属元素性质稳定，这个组成就保证了高温合金本身具有了耐高温，耐腐蚀，抗拉拔，延展性强。在实验中，模拟产品使用环境，将温度从常温升高到500℃，这个时候的材料性能非常稳定良好。 1.2高温合金GH864切削加工特性 由于高温合金GH864的成分组成以及机械加工特点，在加工中容易出现切削的难度大，需要的切削力比较大，不容易产生断裂。通过实验中发现在高温的条件下可以降低切削的难度，比钢的相对加工性还要低，但是抗拉的指数要高很多，是钢的五倍左右。 2、高温合金GH864利用高速钢刀具切削加工 2.1高速钢刀具切削加工高温合金GH864问题 目前利用的是高速钢刀具在切削加工高温合金GH864，这个工艺技术应用较广，但是存在一定的问题，使得加工过程中的成本增加。根据高温合金GH864材料本身特点，在利用高速钢刀具进行切削加工中极易产生切屑的粘黏，这些碎屑会在刀具容屑槽内产生堆积和在刀具刃口粘黏的问题，在之后的加工过程中会使得刀具的刀刃锐度减小，这个时候高速钢刀具就会跟零件待加工表面产生巨大的摩擦，产生很大的切削热并且不易散热，从而加剧刀具的磨损。 由于磨损是出现问题的主要原因，所以对于摩擦进行相应的实验。对于摩擦产生相关原因进行分析研究：利用准备的高速钢刀具，这种刀具采用目前应用最为广泛的W18Cr4V立铣刀。对于高速钢刀具的转速按照多数企业的标准制定，转速为每分钟30转，给其一个进给速度为每分钟20毫米，利用标准冷却润滑液进行冷却润滑，切削深度设置为3毫米，切削宽度设置为32毫米，符合实际应用，便于分析。进行了11次的实验中，切削长度为80、75、70、65、60、55、50、45、40、35、30mm，在这个过程中每次都出现了磨损严重导致刀具变形折断的情况，没有办法进行修补，无法继续加工。产生这个的原因进行分析： 1.从材料的自身分析，高温合金GH864本身的韧性比较大，在削切的过程中需要利用机床产生大量的削切力去做功，做功就产生了热量，这个热量不会影响高温合金，但是对刀具会有很大的影响，会使刀具的硬度改变，刀具在切削过程中会变形，这个变形就会产生强烈磨损。 2.目前高速钢刀具使用在高温合金GH864的加工经验不足，还是按照原来加工的设置方式，但是材料的改变导致这种切削刀具的设置，导致刀具与高温合金GH864距离过小，刀具的刀刃比较锋利，白钢刀的强度相对比较弱，在摩擦过程中产生的热量不易散出，导致刀具与高温合金GH864产生剧烈的摩擦。 3.冷却润滑液是由柴油与废机油的组合，虽然能够有一定的散热的功效，但是散热能力不能满足对于高温材料GH864切削，应该对冷却润滑油进行改进。摩擦作用一是会导致噪音，不利于维持加工车间的安静环境，操作工人必须做好防护措施，否则耳部听力会受到损伤；二是必须进行合理的处理，否则高速钢刀具就会持续受损，并且受损程度逐渐增加，直到刀具弯曲折断，这个不仅会导致切削加工中偏差，这个过程对于刀具耗损是很严重的，会增加产品制造的成本，使产品不具有竞争优势。 2.2高速钢刀具切削加工高温合金GH864改善措施 2.2.1高速刀具耐高温处理 对于高速钢刀具在进行高温合金GH864的切削加工过程中由于摩擦产生的高能量导致的高温，可以对高速刀具进行耐高温处理的角度出发，这个可以从两个方面考虑：一方面是可以直接将高速刀具选用耐高温，耐摩擦的材料，这个可以从整体进行改善；另一个方面是可以将高速钢刀具的刀尖进行耐高温处理，可以研发新的材料或者合金将刀尖镀上一层防护膜，就可以延缓刀具的使用。对于耐高温的处理，是需要研发新的技术，这个过程比较漫长，但是可以从高速刀具自身改善切削加工的工艺。 2.2.2改变刀具设置的参数 对于刀具的设置参数，首先是改变刀具角度的设置，可以减少刀具前角，增加刀具的尖角、减少刀具切削刃的角来增加刀具的刀刃的强度，提升刀尖与高温合金GH864之间的空隙，减小接触，增加散热，减小相应的切削刀具的切削力，帮助高速钢刀具延长使用寿命。对于改变刀具的设置参数的改变需要适中，设置改变太小起不到相应作用，太大会出现别的问题，这个需要寻找适合的设置。这个需要通过大量的实验进行探究出最适合的刀具参数设置，通过上百次的实验得到：前角0°，后角6°～8°，主偏角35°～45°，副前角0°，副后角3°～5°，副偏角2°～3°。这个通过改良的刀具，前角变为零度，刀具的尖角强度比以前增加了1倍还多，选用较小的后角即可提高刀具刃口的强度，也可减小与工件表面的摩擦，主偏角为原来的二分之一，这个是最佳的设置。 2.2.3改善冷却润滑液的配比