高强灰铸铁切削加工性能的研究

哪些因素影响灰铸铁零件切削表面粗糙度？表面粗糙度作为灰铸铁表面质量的一项重要衡量指标，不仅直接决定了灰铸铁零件的外观精美程度，而且对机器的装备质量及灰铸铁零件的使用寿命都有着很大的影响。

本文着重从机床、刀具、切削参数三方面分析如何提高灰铸铁零件的表面粗糙度，资料由华菱超硬提供，分享给大家以供探讨。

1、机床对灰铸铁零件表面粗糙度的影响机床刚性差，主轴精度差，机床固定不牢固，机床各部件配合间隙较大等因素都会影响灰铸铁零件的表面粗糙度。

举个例子：如机床主轴跳动精度是0.002mm，也就是2微米跳动，那理论上是不可能加工出粗糙度会低于0.002mm粗糙度的工件，一般表面粗糙度Ra1.0的工件还可以加工出来。

并且灰铸铁本身是铸造件，就不会像钢件一样轻松加工出较高的表面粗糙度，再加上机床自身的条件差，更难保证表面粗糙度。

机床刚性一般是出厂时就设置好的，无法修改，除了机床刚性外，还可调整主轴间隙，提高轴承精度等，使机床间隙变小，从而对灰铸铁零件在加工中获得较高的表面粗糙度得到一定保障。

2、切削刀具对灰铸铁零件表面粗糙度的影响刀具材料，几何参数的选择不恰当，刀具磨损等因素都会影响表面粗糙度。

（1）刀具材料的选择当刀具材料与被加工材料金属分子亲和力大时，被加工材料容易与刀具粘结而生成积屑瘤和鳞刺，因此凡是粘结严重的，摩擦严重的，表面粗糙度就大，反之就小。

同样加工灰铸铁零件，硬质合金刀片很难达到Ra1.6的表面粗糙度，即使达到了，其刀具寿命也大打折扣，而BNK30牌号的CBN刀具则由于刀具材料摩擦系数低，优异的高温热稳定性和耐磨性，可在切削速度高出硬质合金几倍的条件下，轻松加工出Ra1.6的表面粗糙度，同时刀具寿命是硬质合金刀具的几十倍，表面亮度提高一个数量级。

硬质合金刀具加工后的表面粗糙度 BNK30牌号加工后的表面粗糙度（2）刀具几何参数的选择刀具几何参数中对表面粗糙度影响较大的是主偏角Kr、副偏角Kr'和刀尖圆弧半径re。

提高灰铸铁性能的途径为提高灰铸铁的性能，常采取下列几种措施：选择合理的化学成分；改变炉料组成，过热处理铁液；孕育处理；微量或低合金化。

采取何种措施取决于所要求的性能及生产条件，往往同时采取两种以上措施。

1、化学成分的合理选配（1）碳、硅及硅碳比灰铸铁的含碳量大多在2.6%~3.6%含硅量在1.2%~3.0%碳硅都是强烈地促进石墨化的元素,可用碳当量CE来说明它们对灰铸铁金相组织和力学性能的影响.提高碳当量促使石墨化变粗，数量增多，强度和硬度下降.降低碳当量可减少石墨数量，细化石墨,增加初析奥氏体枝晶，从而是提高灰铸铁力学性能时常采取的措施•但降低碳当量会导致铸造性能降低，铸件断面敏感性增大，铸件内应力增加，硬度上升加工困难等问题，因此必须辅以其它的措施•在碳当量保持不变的条件下，适当提高Si/C比（一般由0.5左右提高至0.7左右），在凝固特性，组织结构与材质性能方面有以下变化：a组织中初析奥氏体数量增多，有加固基体的作用；b由于总碳量的降低，石墨量相应减少，减轻了石墨片对基体的切割作用；c固溶于铁素体中的硅量增多，强化了铁素体（包括珠光体中的铁素体）;d提高了共析转变温度，珠光体在较高温度下生成，易粗化，会降低强度；e降低了奥氏体的含碳量，使奥氏体在共析转变时易生成铁素体；f硅高碳低情况下，易使铸件表层产生过冷石墨并伴随有大量铁素体，有利于切削加工，但不加工面的性能有所削弱；g提高了液相线凝固温度，降低了共晶温度•扩大了凝固范围•降低了铁液流动性，增大了缩松渗漏倾向•综合以上各种固素的利弊，在碳当量较低时，适当提高Si/C，强度性能会有所提高，切削性能有较大改善，但要注意缩松渗漏倾向的增'加和珠光体数量的减少。

在较高碳当量时（具体取决于生产条件）提高Si/C反而使抗拉强度下降。

此时提高硅碳比仍能有减少白口倾向的优点，适用于性能要求不高的薄壁铸件的铸造。

（2）锰和硫锰和硫本身都是稳定碳化物、阻碍石墨化的元素。

灰铸铁的力学性能与基体的组织和石墨的形态有关要点:1、炭素行业龙头,积极实施战略转型。

公司是我国炭素企业的龙头,是全国唯一的新型炭砖生产基地,产能位居亚洲第一、世界第三,但国内企业产品主要还是集中于普通功率石墨电极和炭砖等传统炭素领域。

为了适应钢铁等行业结构调整的要求并将公司打造成复合型炭素制品研发和生产基地,近年来公司加快了产品结构调整并在核石墨、纳米炭材料、特种石墨、碳纤维、石墨导热片等产品领域取得突破。

2、针状焦项目将进一步完善公司产业链。

由于顶级特殊钢必须使用以优质针状焦生产的超高功率石墨电极冶炼才能得到,而针状焦的生产工艺仅由美国、英国和日本所掌握,所以,长期以来我国针状焦主要依赖进口,不仅成本高昂而且供应不稳定,严重制约了国内超高功率石墨电极的产量。

目前公司自身每年对针状焦的需求已达到近10万吨左右,但进口供应不稳定在很大程度上阻碍了公司产品结构的优化升级。

通过努力,公司已成功研制出了油系针状焦,经中试小批量试制出了符合要求的超高功率石墨电极,现已具备进入规模化生产阶段的基本条件。

公司拟通过非公开发行投资建设10万吨/年油系针状焦项目,项目建成后将满足公司自身的需要,从而进一步完善公司的产业链。

3、特种石墨业务将支撑公司未来业绩增长。

特种石墨被广泛应用于半导体、光伏太阳能、电火花及模具加工、核能、冶金、航天等众多领域,但国内特种石墨的市场供给明显不足。

公司拟通过非公开发行投资建设3万吨/年特种石墨制造与加工项目,预计该项目将于2014年建成投产,由于特种石墨售价为10万元/吨左右,而毛利率更是高达50%-60%,所以3万吨/年特种石墨项目投产后将支撑公司未来业绩增长空间。

4、钢市有望回暖,铁精粉依旧是公司的现金牛业务。

公司铁精粉产能100万吨/年,毛利率一直在50%甚至60%以上,铁精粉业务的收入占比只有30%左右但利润占比却达到50%以上,可以说铁精粉业务是公司的现金牛业务。

尽管全球经济疲软降低了建筑业和制造业对钢铁的需求,但目前钢铁价格已经跌破了很多钢铁企业的成本价,随着铁工基等各项刺激政策的出台,预计2013年钢铁市场有望逐步回暖,铁精粉业务对公司业绩的贡献有望维持稳定。

文章编号：1007—6042(2009)10—0001—05灰铸铁铣削质量的参数优化黄朝晖L2陈明1史华杰2(1．上海交通大学机械与动力学院上海200030；2．常林股份有限公司江苏常州213000)摘要i高效切削是先进帝J造技术的重要内涵，灰铸铁是机械制造业中应用最为广泛的重要材料之一。

优化铣削参数可以提高高效切削奈件下的灰铸铁加工表面质量。

关键词：灰铸铁；铣削；回归模型；参教优化中图分类号：TG506．I文献标识码：B高效切削是20世纪新兴发展起来的高新技术之一，与传统切削加工相比，高教切削具有较高的切削速度和切削效率。

高效加工技术基于最新的高效率切削理论，选用先进的刀具材料，优化刀具几何形状，选用高功率、高刚性机床及合适的刀具夹头，采用特殊加工方案等等，尤其是选择高效的切削参数，并根据切削条件合理优化切削参数，将使得加工质量与加工效率大幅度提高，大大降低生产成本。

灰铸铁成本低廉，生产工艺简单，铸造和切削加工性能良好，且具有很高的耐磨减摩性、消振性以及较低的缺口敏感性等，是机械制造业中应用最为广泛的重要材料之一。

据统计，汽车、拖拉机中铸铁零件约占50％一70％；机床中约占60％～90％，常见的灰铸铁零部件为发动机缸体、变速箱体、机床床身、底座等。

这些零部件上有许多平面、槽形需要加工，通常采用铣削工艺完成，因此铣削的材料切除率和加工表面质量始终是灰铸铁加工关注的焦点。

1灰铸铁的切削加工特性灰铸铁是含碳量大于2．1l％的铁碳合金，由于其含碳量过饱和以及硅元素的存在，使得铸铁中的碳多以游离态片状石墨形式存在。

整个铸铁组织由金属基体加游离态石墨片形成，由于石墨的强度与钢相比很低，因此铸铁组织可以看成是充满石墨孔隙的铁碳合金组织。

片状石墨的存在降低了铸铁的塑性和韧性，因此灰铸铁具有脆性和低抗拉强度的特性，是典型的脆一l——性材料。

灰铸铁中片状石墨的石墨腔结构，其尖锐边缘易形成裂纹。

切削时，在刀具剪切力作用下，裂纹沿最小抗力方向发展，导致切屑的崩碎断裂。

ht250灰铸铁硬度标准HT250灰铸铁是一种常用的金属材料，具有较高的强度、韧性和耐磨性等特性，广泛应用于机械、汽车、航空等领域。

以下是HT250灰铸铁的硬度标准，包括化学成分、抗拉强度、冲击韧性、硬度范围、热处理特性、耐磨性、耐腐蚀性、铸造性能和切削加工性等方面。

1.化学成分HT250灰铸铁的化学成分通常包括碳、硅、锰、磷和硫等元素。

其中，碳是影响铸铁硬度的重要元素之一，硅和锰可以促进珠光体的形成，提高铸铁的强度和硬度。

磷和硫则是有害元素，应尽可能降低其含量。

2.抗拉强度HT250灰铸铁的抗拉强度通常在250-350MPa之间，具有较高的拉伸性能。

在铸铁中，抗拉强度主要取决于基体组织和珠光体数量。

通过调整化学成分和热处理工艺，可以改变铸铁的抗拉强度。

3.冲击韧性HT250灰铸铁的冲击韧性通常在15-40J/cm²之间，具有较好的冲击抗力。

在铸铁中，冲击韧性主要取决于基体组织和晶粒大小。

通过调整化学成分和热处理工艺，可以改善铸铁的冲击韧性。

4.硬度范围HT250灰铸铁的硬度范围通常在HB130-220之间，硬度值取决于基体组织和珠光体数量。

通过调整化学成分和热处理工艺，可以改变铸铁的硬度值。

5.热处理特性HT250灰铸铁可以通过热处理进行强化和改善冲击韧性。

常用的热处理工艺包括去应力退火、时效处理和淬火等。

通过合理的热处理工艺，可以改善铸铁的性能和硬度。

6.耐磨性HT250灰铸铁具有良好的耐磨性，其耐磨性能与基体组织和硬质相的含量有关。

在耐磨性方面，HT250灰铸铁通常优于其他金属材料。

通过调整化学成分和热处理工艺，可以改善铸铁的耐磨性能。

7.耐腐蚀性HT250灰铸铁的耐腐蚀性相对较好，但在某些腐蚀介质中仍可能发生腐蚀。

耐腐蚀性能主要取决于铸铁的化学成分和表面处理。

通过调整化学成分和采用适当的表面处理技术，可以提高铸铁的耐腐蚀性能。

8.铸造性能HT250灰铸铁具有良好的铸造性能，包括流动性好、收缩率小、无砂性等优点。