浅谈高温合金的切削加工
[摘要]高温合金是现代航天、航空、航海及核工业上必需的金属材料，高温合金的切削加工是现代机械加工技术中一个难点。本文首先简要介绍了高温合金切削加工的特点，然后介绍了高温合金的车削加工中刀具的选择及其加工中应注意的若干问题。
【关键词】高温合金；切削；加工
高温合金是多组元的复杂合金，能高温氧化气氛及燃气腐蚀条件下工作，具有优良的热强性能，热稳定性能及热疲劳性能。高温合金主要用于航空涡轮发动机，航天发动机的耐热零部件，特别是火焰筒、涡轮叶片、导向叶片及涡轮盘是高温合金应用的典型零件。
一、高温合金切削加工的特点
1、切削加工性差
高温合金的相对切削加工性均很差，Kv约在0.2～0.5之间，合金中的强化相越多，分散程度越大，热强性能越好，切削加工性就越差。高温合金的加工由易→难顺序为：
变形高温合金GH4034→GH2036→GH2132→GH2135→GHll40→GH3030→GH4033→GH4037→GH4049→GH4133A……
铸造高温合金K211→K214→K40l→K406→K640……
2、切削变形大
高温合金的塑性很大，有的延伸率δ≥40％，合金的奥氏体中固溶体晶格滑移系数多，塑性变形大，故切削变形系数大。如低速拉削变形Fe基高温合金GH2132时，其切削变形系数Λh约为45钢的1.5倍。
3、加工硬化倾向大
由于高温合金的塑性变形大，晶格会产生严重扭曲，在高温和高应力作用下不稳定的奥氏体将部分转变为马氏体，强化相也会从固溶体中分解出来呈弥散分布，加之化合物分解后的弥散分布，都将导致材料的表面强化和硬度的提高。切削加工后，高温合金的硬化程度可达200％～500％。切削试验表明，切削速度vc和进给量f均对加工硬化有影响，vc越高，f越小，加工硬化越小。
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
. 春兴铸造（苏州工业园区）有限公司镁合金机械加工注意事项 编制(Compile)： 审核(Verify)： 批准(Approve)： Distribution: 分发部门: □总经理/GM ■管理者代表/Management Representative ■总经办■质量部■业务部■工程部■生产部■物流部■行政部■文控中心■泰州压铸分厂 ■CNC车间■后处理车间■冲压车间■仓库■采购科■质保科■质检科■工装管理科■组装科■设备管理科■生产计划科 版本号：A 修订号：0 受控特性：发放编号： 在对镁合金进行机械加工的过程中产生的切屑和细粉末都有燃烧或爆炸的危险，需要划定专门的区域用作镁合金零件加工专区，应保持环境整齐、干净，严禁在机加工工作区内进行可能产生明火的操作，工作区域内应存放足量的灭火器材。 二、机械加工安全操作规程的内容 1.切削工具要保持锋利，并磨出较大的后角与离隙角；不允许使用钝的、粘有切屑的或破裂 的刀具。 2.一般情况下尽量使用大进给量进行加工，避免使用微小的进给量，以产生较大厚度的切 屑。 3.不要让刀具中途停顿在工件上。 4.使用微小切削量时，要使用矿物油冷却液来减少降温。如果镁合金零件中有钢铁芯衬，要 小心与刀具相碰产生火花。
三、镁合金机械加工适用的切削液 小批量生产或简单加工都将选用干式加工，只有在镗深孔时可能需要用切削液进行润滑，在进给速度和切削速度很高时或大批量生产时也最好用切削液来进行冷却，因此在镁的机械加工中，切削液一般被称作冷却液。在生产批量很大时，冷却液是延长刀具寿命的因素之一。冷却液一般使用的是矿物油。矿物密封油和煤油已被成功地用作镁合金加工的冷却液。 为了达到更好的冷却效果，切削油应当具有较低的粘度。为了防止对镁合金零件造成腐蚀，切削液中的游离酸含量应低于%。也可以使用镁合金机械加工专用的切削液，我们选用上海浮岛化工FD352镁合金专用切削液。 四、镁屑燃烧的灭火通常采用以下几种材料或方式 1.D级灭火器：其材料通常使用氯化钠基粉末或一种经过钝化处理的石墨基粉末，其 原理是通过排除氧气来闷熄失火。 2.覆盖剂或干砂：小面积着火可用其覆盖，其原理也是通过排除氧气来闷熄失火。 3.铸铁碎屑：没有其它好的灭火材料的情况下也可用之，主要作用是将温度降到镁 的燃点以下。 注意：严禁用水或任何其它标准灭火器去扑灭由镁引起的失火。 五、镁屑与微细粉末的处理 1.干燥切屑应放置在清洁和密封的钢制容器中，并存放在不会与水接触的地方，等待转售。 2.湿切屑与淤渣应存放在置于偏僻处的通风钢制容器中，且必须有足够的通风量，以便使氢气逸出。 3.用5%的氯化铁溶液进行溶解。由于在这种反应中会产生氢气，故应在室外的敞开容器 中进行处理，并严禁在反应器的周围生火吸烟或焊接作业。氯化铁用量为一般为1公斤干燥镁使用公斤氯化铁，在配制5%的溶液时，应将淤渣中的水考虑进去。 批准审核编制
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
高温合金材料最新发展 新一代高温合金 New Generation Ni-based and Co-based Superalloys 高温合金由于具有优的高温力学性能和抗腐蚀、氧化能力等综合性能，而广泛地用于航空航天发 动机、地面燃气轮机以及其他恶劣服役环境中的关键设备中。 Ni and Co-based superalloys have good balanced properties of high temperature strength, toughness, and resistance to degradation in corrosive or oxidizing environments, which make the materials widely used in aircraft and power-generation turbines, rocket engines, and other aggressive environments. 1．第四代镍基单晶高温合金（Ru-containing Single Crystal Ni-base Superalloys） 先进镍基单晶高温合金由于其高温下优良的综合性能而成为高推比（>12）航空发动机高压涡轮 叶片的首选材料，与传统低Cr商业单晶合金的设计思路不同，利用Ru和高Cr及其交互作用有可能 通过改变γ’相形貌，即改变合金元素在γ和γ’两相中分配比和点阵错配度，提高蠕变性能，并保持良好 的综合性能。 Different from commercial single crystal superalloys with low levels of Cr addition, high levels of Cr and Ru additions as well as the effects of their interaction influence the morphology of γ’ precipitates remark ably. They changed the elemental partitioning ratio between the γ and γ’ phases, and the lattice misfits of these experimental alloys, and enhanced the creep life with keeping the balanced properties. These new
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。
关于镁合金的发展及应用的研究现状的综述 摘要：镁合金在工业生产中已经得到了广泛的应用，这里综述了镁合金的特点及其研究新进展，重点介绍了镁合金在汽车工业、航空航天、现代兵器、核工业以及电子产品等领域的应用，最后展望了镁合金在尖端科技领域中的广阔的应用前景。 关键字：镁合金,应用,特点,新进展,应用前景 Review of the status quo about the development and application of magnesium alloy Abstract:Magnesium alloy has been widely used in industrial production, here reviewed the characteristics of magnesium alloy and its new progress, and focuses on the application of magnesium alloy in the fields of automotive, aerospace, modern weapons, the nuclear industry and electronic products. Finally, outlook the future potential applications of magnesium alloy in the field of cutting-edge technology. Key words:magnesium alloy, applications, features, new progress, the future potential applications 随着航空航天、交通运输、信息产业的发展，新型轻合金材料的研发逐渐受到各国的高度重视。在许多领域，传统钢铁材料已逐渐被各种综合性能更为优良的新型材料所替代。 镁合金是以镁为基加入其他元素组成的合金，是目前实际应用中最轻的金属结构材料，具有密度小、强度高、阻尼性、切削加工性和铸造性能好的优点。 1.镁合金的特点 与其他金属相比，镁合金具有以下特点： (1)镁合金的比重小，是目前最轻的结构材料，密度在1.75—1.85g／cm3之间，是钢密度的23％，铝密度的67％，塑料密度的170％[1]。镁合金比强度明显高于铝合金和钢，仅略低于比强度最高的纤维增强材料；比刚度与铝合金和钢相当但远高于纤维增强材料，具有很好的优越性。 (2)镁合金阻尼性能好，与铝合金、钢、铁相比具有较低的弹性模量，在同
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。
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。
高温合金可细分为镍基合金、铁基合金和钴基合金。高温合金在780℃以上的高温环境中仍具有良好的机械强度和保持表面性能不下降的能力。这是因为高温合金具有很高的抗拉伸强度、抗蠕变破裂强度，以及良好的延展性和韧性，其抗氧化能力和耐热腐蚀性能也十分优异。 镍基和钴基高温合金主要用于航空航天、石油天然气开采、石油化工等行业，其用量大约占到高温合金的90％，正确加工镍基合金的方法包括高刚性的机床设备、高压冷却方式、正前角刀片、适当的主偏角和最佳切屑厚度。只要很好地把握这五个关键要素，镍基高温合金的加工就成功在望。 镍基高温合金切削特点： 1．切削阻力大（含有大量的合金元素、加工硬化现象严重、塑性变形大），是钢材的1.5-2倍。 2．切削温度高，在相同条件下切削温度为45钢的1.5-2倍。 3．刀具磨损严重，机械磨损、粘结磨损、扩散磨损和氧化磨损均比较严重，使刀具寿命明显降低。 4．加工硬化现象严重，已加工表面硬化程度可达基体硬度的1.5-2倍。 5．切削硬而韧，不易折断，造成切屑过程巾切削处理困难。 镍基高温合金切削加工工具： 镍基高温合金车削加工时，刀具既要锋利还要保证足够的刀尖强度，刃口必须经过仔细刃磨，保持刀具较好的表面粗糙度，保证刃口光滑，不允许有任何崩刃、缺口、裂纹和毛刺，防止在加工时刀片崩刃损坏。刀片的耐磨性要好，才能保证加工高温合金时的表面质量。 在车削加工时，会出现多种刀具磨损机制，如积屑瘤，沟槽磨损，切屑锤击等，其中会对切屑造成不利影响的两种主要磨损机制是积屑痛和因为工件表面容易冷作硬化而造成的沟槽磨损(也称为切深处磨损或刻划磨损)。 刀具的沟槽磨损发生在主切削刃和副切削刃上。在主切削刃上，沟槽磨损表现为在切深处发生崩刃，并且主要为机械磨损。副切削刃上出现的沟槽主要是由化学磨损造成的，对工件表面光洁度产生不利影响。为了尽可能减小这种磨损，建议采用Al2O3和PVD刀具涂层。 切屑锤击是机械磨损的一种形式，由切屑对切削区外侧刃口的撞击造成，主要发生于加工硬度较低、韧性较好的镍基合金时。切屑锤击可能出现在刀片的顶部和底部，通过改变进给率和切深量，使切屑改变流向，可能有助于减小磨损。建议优先选用PVD涂层刀片来加工镍基合金(尤其在粗加工时)，因为PVD涂层刀片的刃口韧性更好。 我公司的YBG105/YBG202系列PVD涂层牌号，在镍基合金加工中均能取得优异的表面质量。YBG105牌号，新型的TiALN基多元涂层，具有更高的耐磨性能和抗高温氧化性能，适合于各类高温合金，耐热合金等难加工材料的精、半精加工。
镁合金切削加工要点 1．引言 自20世纪90年代初开始，国际上主要金属材料的应用发展趋势发生了显著变化，钢铁、铜、铅、锌等传统材料的应用增长缓慢，而以镁合金为代表的轻金属材料异军突起，以每年20%的速度持续增长。镁合金可分为铸造镁合金和变形镁合金。镁合金按合金成分不同主要分为Mg-AI-Zn-Mn系、Mg-AI-Mn系和Mg-AI-Si-Mn系、Mg-AI-RE系、Mg-Zn-Zr系和Mg-Zn-RE系。 表1 镁的物理性能 密度（20℃）：1.738g/cm3；熔点：650℃；沸点：1107℃；熔化热：8.71kJ/mol；汽化热：134kJ/mol；比热熔(20℃)：102.5J/kg.K；线胀系数：25.2×10－6/K；热导率：155.5W/m.K；电阻率：44.5nΩ.m；电导率：38.6%IACS 2．镁合金的性能特点及应用现状 镁合金具有以下几方面的特点： (1)重量轻：镁合金的比重约1.7，为锌的1/4，钢的1/5，甚至比铝合金(比重约2.7)的比重也轻1/3。 (2)镁合金具有的“高强度、重量轻”特性使其可在钢、铸铁、锌合金甚至铝合金的传统应用中取代上述材料。 (3)优良的导热性、相对于工程塑料极佳的吸震性，较佳的机械强度、抗冲击性及耐磨性。 (4)抗EMI电磁波：镁合金为非磁性金属，电磁遮蔽性能优良。 (5)尺寸稳定性高：不易因环境温度变化及时间而改变。 (6)可回收：镁合金具有100%完全回收的特性，更符合当今环保要求。 (7)机械加工特性：如果设镁切削所需动力为1，则铝是1.8，黄铜是2.3，铸铁是3.5；且比重轻，切削惯性小，可高速切削。 镁合金的主要用途在于轻量化。目前镁合金压铸品的应用产业以汽车零组件为主，约占80%以上，其次为3C产业，其它如自行车、器材工具、运动用品及航天国防也都在其应用范围之内(见表2)。
航空航天镍基高温合金的研究现状 1万艳松2鞠祖强 南昌航空大学航空制造工程学院10032129 万艳松 南昌航空大学航空制造工程学院10032121 鞠祖强 摘要 简单介绍了镍基高温合金的发展历程，综述了近年来镍基高温合金的研究进展，并探讨了镍基高温合金的应用和发展趋势。 关键字：镍基高温合金性能发展现状 1.引言 高温合金是一种能够在600℃以上及一定应力条件下长期工作的金属材料，而镍基高温合金是以镍为基体(含量一般大于50%) 在650～1000℃范围内具有较高的强度和良好的抗氧化、抗燃气腐蚀能力的高温合金。 2.镍基高温合金发展过程 镍基高温合金(以下简称镍基合金)是30年代后期开始研制的。英国于1941年首先生产出镍基合金Nimonic 75(Ni-20Cr-0.4Ti)；为了提高蠕变强度又添加铝，研制出Nimonic 80(Ni-20Cr-2.5Ti-1.3Al)。美国于40年代中期，苏联于40年代后期，中国于50年代中期也研制出镍基合金。镍基合金的发展包括两个方面：合金成分的改进和生产工艺的革新。50年代初，真空熔炼技术的发展，为炼制含高铝和钛的镍基合金创造了条件。初期的镍基合金大都是变形合金。50年代后期，由于涡轮叶片工作温度的提高，要求合金有更高的高温强度，但是合金的强度高了，就难以变形，甚至不能变形，于是采用熔模精密铸造工艺，发展出一系列具有良好高温强度的铸造合金。60年代中期发展出性能更好的定向结晶和单晶高温合金以及粉末冶金高温合金。为了满足舰船和工业燃气轮机的需要，60年代以来还发展出一批抗热腐蚀性能较好、组织稳定的高铬镍基合金。在从40年代初到70年代末大约40年的时间内，镍基合金的工作温度从700℃提高到1100℃，平均每年提高10℃左右。 3.镍基高温合金成分和性能 镍基合金是高温合金中应用最广、高温强度最高的一类合金。其主要原因，一是镍基合金中可以溶解较多合金元素，且能保持较好的组织稳定性；二是可以形成共格有序的A3B型金属间化合物γ'[Ni3(Al，Ti)]相作为强化相，使合金得到有效的强化，获得比铁基高温合金和钴基高温合金更高的高温强度；三是含铬的镍基合金具有比铁基高温合金更好的抗氧化和抗燃气腐蚀能力。镍基合金含有十多种元素，其中Cr 主要起抗氧化和抗腐蚀作用，其他元素主要起强化作用。根据它们的强化作用方式可分为：固溶强化元素，如钨、钼、钴、铬和钒等；沉淀强化元素，如铝、钛、铌和钽；晶界强化元素，如硼、锆、镁和稀土元素等。
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/a614124072.html,）
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)。
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。
镍基高温合金(如Iｎ718、Waｓｐaloy等）具有热稳定性好、高温强度与硬度高、耐腐蚀、抗磨损等特点，就是典型得难加工材料，常用于制作涡轮盘等发动机关键部件。由于涡轮盘就是航空发动机得关键部件之一,在应力、温度与恶劣得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就是研制高性能航空发动机得关键。由于涡轮盘上得异形孔由若干圆弧与直线组成，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得加工就是涡轮盘加工得难点。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,但就是电火花加工过程中产生得热影响层难以用普通得磨削、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,对高效低成本得镍基高温合金异形孔加工方法得研究越来越受到人们得高度重视。 本文通过钻削、铣削与磨削工艺得不同组合、选用新型涂层刀具及适当得加工参数加工镍基高温合金异形孔得工艺试验，讨论了用铣削与磨削加工方法代替电火花方法加工镍基高温合金异形孔得可行性。 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，被加工异形孔得形状与尺寸见图1：异形孔得截面由6段圆弧与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.三种不同工艺过程得加工条件、工艺参数见表１.
铣削↓磨削 铣磨孔 2 刃,刃长25mｍ，铣刀总长100 ｍｍ，柄部直径?6mｍ,直柄 １04６66 磨削 直径?4mm、长6mｍ得圆柱 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％得乳化液,压力30Bａr ?图1 异形孔得截面形状与 尺寸 图２采用不同工艺获得得异形孔表面粗糙度 1.分别采用工具显微镜与图像采集系统测量铣刀与砂轮得磨损,记录磨损形貌。用Ｔａyｌor—HoｂｓｏnSｕrtｒｏnｉ ｃ3p型表面粗糙度仪沿异形孔得轴线方向测量孔得表面粗糙度Ｒａ。 2.结果与分析 a.对三种加工工艺过程获得得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）工艺所获得得异形孔得表面粗糙度最小，而钻削→磨削(钻削加工?6mm圆孔→磨削异形孔）工艺所获得得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得异形孔;钻孔后磨削加工比钻孔后铣削加工所获得得异形孔表面 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得表面粗糙度精度，但会增加成本，降低效率。 b.不同加工条件下得铣刀磨损与破损情况：在钻削→铣削过程中，铣削1个孔后，两把铣刀得转角处均产生 了严重得沟槽磨损与破损.采用低切削用量铣削异形孔时(ｖ＝５2m／min，f＝333mm／ｍin),铣刀产生比较明显得破 损（见图3ａ）;而用高切削用量铣削异形孔时（v=104m/miｎ,f＝666mm/min）,铣刀得沟槽磨损更为显著(见图3b）。 ?(ａ）铣削孔１得铣刀