浅谈高温合金的切削加工
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一、概述gh4698高温合金是一种广泛应用于航空航天、能源和化工等领域的优质材料,因其在高温、高硬度和耐腐蚀性能方面具有优势而备受青睐。
在对gh4698高温合金进行切削加工时,合理的切削参数对于保证加工质量和提高生产效率至关重要。
本文将围绕gh4698高温合金的切削参数展开讨论,以期为相关领域的技术工作者提供参考。
二、gh4698高温合金的物理特性1. 高温性能gh4698高温合金在高温环境下保持稳定的力学性能,具有很好的高温强度和抗氧化、抗蠕变能力。
2. 硬度和韧性该材料具有较高的硬度和优异的耐磨性,同时保持一定的韧性,具有较高的切削难度。
3. 耐腐蚀性gh4698高温合金具有良好的耐蚀性能,能够在恶劣环境中长时间稳定使用。
三、gh4698高温合金的切削参数1. 切削速度由于gh4698高温合金的硬度较高,切削速度宜选择较低的范围,一般为60~120m/min。
2. 进给速度对于gh4698高温合金的切削加工,进给速度较低时有助于减小切削温度,一般建议在0.05~0.15mm/r范围内。
3. 切削深度切削深度的选取应根据具体情况来定,一般要根据工件的硬度和加工的具体要求来决定。
4. 切削方式采用合适的切削方式能够有效提高gh4698高温合金的切削性能,常见的切削方式有槽铣、端铣和孔加工等。
四、gh4698高温合金的切削工艺优化1. 刀具选择针对gh4698高温合金的特点,应选择具有良好耐热性和耐磨性的刀具,如硬质合金刀具、刚玉刀具等。
2. 冷却液选择在gh4698高温合金的切削加工中,应选择适当的冷却液以降低切削温度,提高加工效率。
3. 切削车削采用合理的切削车削方法,避免切削过程中的振动和共振现象,提高切削质量。
4. 切屑破碎对于gh4698高温合金的切削过程,应注意对切屑进行适当的破碎处理,以免对刀具和零部件造成不必要的损伤。
五、gh4698高温合金切削参数的调整和实验验证1. 根据实际情况和切削加工需求,需要对gh4698高温合金的切削参数进行合理的调整,包括切削速度、进给速度和切削深度。
加工中心加工高温合金的方法高温合金广泛应用于航空、航天、能源、汽车等领域,由于其优异的力学性能和耐高温、耐腐蚀等特性,越来越受到重视。
而加工中心作为一种高效率、高精度、高稳定性的加工设备,被广泛采用于高速加工和模具加工等领域。
下面我们将介绍一下加工中心加工高温合金的方法。
步骤一:合理选用切削工具由于高温合金的硬度和韧性都很高,切削加工难度较大,需要选用高硬度的切削工具。
例如,可采用钨钢加工切削,单片硬质合金刀片、多刃镗刀、CVD涂层硬质合金刀片等刀具。
同时,要注意切削速度的选择,不能太高,以免刀具过早磨损。
步骤二:控制切削参数对于高温合金的加工,最为重要的是要合理控制切削速度、进给速度和切削深度等参数。
通常,高速切削和小进给量的加工方式可以有效地降低切削温度,使切削过程更加稳定和精确。
此外,合适的切削液、切削液流的方向等也需要做出相应的调整。
步骤三:采用先粗后精加工由于高温合金材料硬度高、韧性大等特性,加工难度较大,因此在加工过程中,通常采用先粗后精的加工方式。
即,在初始阶段先进行颗粒加工,去除较大的材料颗粒,然后再进行精细的形状加工,这样可以保证加工的稳定性和效率。
步骤四:加强刀具维护切削后,高温合金材料表面的加工热量很高,容易产生一些腐蚀、氧化等现象。
因此,对于刀具来说,及时更换和维修非常关键,以避免因长时间使用导致的刀具损坏。
同时,在加工中,要经常对刀具进行润滑处理,使其保持光滑的表面状态,既可以保证加工精度,又可以有效延长刀具的使用寿命。
综上所述,加工高温合金需要综合考虑材料的性质、工艺参数、刀具的选用与维护等因素。
只有做到科学合理的选材和刀具维护,合理控制切削参数,采用先粗后精的加工方式,才能加工出高质量、精度和稳定性的零件。
高温条件下合金零件切削的工艺研究在分析研究镍基高温合金Incone1625零件(即连接轴)的切削加工工艺的基础上,通过对不同刀具(包括涂层刀具)的性能进行分析研究,总结出合理有效的加工工艺方案,攻克了高温合金加工的难点,并延长了刀具的使用寿命,从而降低了制造成本。
标签:高温合金Incone1625特性涂层刀具按基本元素成分一般将高温合金划分为镍基、钴基和铁镍基三种高温合金。
其中含钴量达50%以上的为钴基高温合金;铁镍基高温合金的基体元素为铁基,并含有30%~45%的镍;镍基高温合金为含镍量在45%以上的高温合金。
在高温下高强度的耐蚀性以及抗氧化等特点是高温合金的基本特性。
在本文中主要研究的是镍基高温合金材料中的典型代表,即Incone1625的切削加工及刀具的应用进行研究。
1 Incone1625的主要特点Incone1625为镍铬钼合金,它的化学元素含量如表1所示。
其特性为无论在低温条件下,还是高达1000℃的高温其拉伸性、抗氧化性、抗疲劳性及耐蚀性都较好,并且,在盐雾气氛下,Incone1625都可以耐应力腐蚀。
在该合金中含有少量的铌和钽,主要用于加强该合金的硬度,因此,不需经过热处理,该合金便可以获得强度非常高。
将Mo、Cr加入到鎳中,可以使其耐酸性提高很多,从而能够让该合金能够在多种严酷的酸性环境中抵御腐蚀,尤其是在耐裂隙腐蚀和斑点腐蚀方面提高很多。
该合金被广泛用于航空领域、化工工业、污染控制设备和核反应设备等。
2 切削加工高温合金的特点现在,业内公认的最难加工的材料之一便是高温合金。
如果45钢的加工性为100%,这高温合金只有5%~20%的相对加工性则。
高温合金切削加工的主要特点有:①需要切削普通合金钢材的2~5倍的切削力来对其进行切削。
②其切削过程中产生很高的温度。
当在对高温合金进行切削时,此过程产生的塑性变形较大,工件与刀具的摩擦强烈,使得切削力大增,所以切削时会产生大量热量。
而且高温合金的导热系数小,因此散热性较差。
高温合金材料切削加工研究现状与展望发布时间:2022-08-16T02:30:17.885Z 来源:《科学与技术》2022年4月第7期作者:李亚辉[导读] 高温合金是航空航天、运输、航海及核电工业领域必需的金属材料李亚辉中国第一重型机械股份公司黑龙江省齐齐哈尔市 161042摘要:高温合金是航空航天、运输、航海及核电工业领域必需的金属材料,特别是镍基高温合金的发展为我国航空发动机性能的提升起到了重要意义。
高温合金的切削加工性能较低、加工效率不高也一直制约着航空航天以及其它工业领域的发展。
关键词:高温合金材料;切削加工;现状;展望随着全球工业化的蓬勃发展,许多领域对重要产品构件的综合性能提出了更高的标准和要求。
在航空航天领域,先进的发动机必须满足飞行器速度快、升限大和航程远的要求,因此,航空发动机所需的零部件都要满足可有效承受热载荷、热腐蚀和复杂应力的要求。
高温合金凭借其稳定的高温强度、优良的热稳定性和热疲劳性能,成为制造航空发动机的主要材料之一。
随着国民经济的发展,民用产品工业对高温合金的品质需求也逐步提高。
在煤电领域中,高温合金以其优良的抗蠕变性能成为超临界发电炉中过热器的主要生产材料;在气电领域中,高温合金凭借其优异的热稳定性能,成为生产燃气轮机叶轮叶片的主要材料之一;在核动力领域中,发电锅炉的传热管必须选用耐腐蚀性能良好的高温合金。
制造业的全面推进对高温合金的数量和品质提出更高的要求,目前,应用于民用工业的高温合金的数量占总使用量的20%,未来该比例还会有较大的提升。
1.高温合金种类及材料特性分析高温合金是指够能在600℃以上的高温可以长期适应一定的抗压力作用下工作的并且具有较好的综合性能的金属材料,而且在极端的高温高压下仍然具有优良的组织稳定性和可靠性。
传统的划分高温合金材料可以根据以下3种方式来进行:按基体元素种类、合金强化类型、材料成型方式来进行划分。
根据基体元素种类,高温合金可以分为铁基、镍基、钴基等,其中,铁基高温合金又可称作耐热合金钢。
PCBN刀具是一种广泛应用于切削高温合金的工具,它的锯齿形切屑形成机理是非常重要的。
本文将深入探讨PCBN刀具的切削原理、切屑形成机理以及其在高温合金切削中的应用。
一、PCBN刀具的切削原理1. PCBN刀具的特点PCBN刀具是以多晶立方氮化硼为刀片的刀具,具有硬度高、热稳定性好、耐磨性强的特点,适用于切削高温合金等难加工材料。
2. 切削过程在切削高温合金时,PCBN刀具通过切削力将工件上的金属切削,产生的热量迅速散发,从而完成工件的加工。
二、切屑形成机理1. 切屑形成过程在切削高温合金时,PCBN刀具将金属切削下来形成切屑。
切屑形成的过程受到多种因素的影响,如刀具的切削速度、进给速度、切屑厚度和切削角度等。
2. PCBN刀具切屑形成机理PCBN刀具通过高速旋转和切削力的作用,将高温合金材料切削下来,形成切屑。
PCBN刀具自身的特性也影响着切屑的形成,比如刀具的刀片形状、刀片的刃口结构等。
三、PCBN刀具在高温合金切削中的应用1. 优势PCBN刀具在切削高温合金时具有良好的耐磨性和热稳定性,能够有效地提高刀具的使用寿命和切削效率。
2. 应用领域PCBN刀具广泛应用于航空航天、汽车制造等领域,在切削高温合金零件时发挥着重要作用。
总结通过以上分析,我们可以看出PCBN刀具在切削高温合金中的重要性和优势。
切屑形成机理是PCBN刀具切削过程中的关键环节,了解其机理有助于优化刀具的使用和提高加工效率。
个人观点作为文章写手,我深切认识到PCBN刀具在切削高温合金中的重要性,它不仅提高了加工效率,也降低了加工成本,对于推动相关行业的发展是非常有益的。
希望未来能有更多的创新和技术突破,使PCBN刀具在工业生产中发挥更大的作用。
在本篇文章中,我根据您提供的主题内容,详细阐述了PCBN刀具切削高温合金的切屑形成机理,希望对您有所帮助。
如有不足之处,还望多加指教。
PCBN刀具在切削高温合金中的应用已经成为现代制造业中不可或缺的重要工具。
高温合金的加工与应用高温合金是一种具有高温强度、抗氧化、耐腐蚀等特性的材料,广泛用于航天、航空、电力、石化、冶金等领域。
但是,高温合金的加工过程十分困难,需要先进的技术和设备来实现。
一、高温合金的加工方法1. 热加工高温合金在室温下是一种脆性材料,难以进行塑性加工。
因此,通常采用热加工的方法来加工高温合金,如锻造、轧制、挤压等。
其中,锻造是一种常用的加工方法,通过高温下的压力使材料发生塑性变形,以改善其力学性能和密度。
锻造可以分为开放式锻造和闭式锻造,闭式锻造适合于制造高精度的零件,而开放式锻造适合于大型压力容器等大件零部件。
2. 切削加工高温合金的切削加工需要使用特殊的刀具,例如多刃刀具和涂层刀具。
切削加工应尽量控制温度,避免温度过高对材料造成热损伤,影响其性能。
钨钢刀具容易热削,铁系钎料比钨系钎料更适合切削高温合金,但也容易导致表面严重热损伤,形成高温的氧化层和化合物,影响后续的加工质量。
二、高温合金的应用领域1. 航空发动机高温合金在航空发动机的制造中被广泛应用。
由于航空发动机处于极端的温度和压力环境下,因此需要使用高温合金来制造叶片、涡轮、密封件等零部件。
高温合金可以在900℃以上的高温环境下工作,具有耐腐蚀性和抗氧化性,能够保证发动机的长期可靠运行。
2. 石化装置高温合金也广泛应用于石化装置中的高温反应器、换热器、催化剂等零部件。
这些零部件需要在高温、高压和腐蚀性环境下工作,因此需要使用高温合金。
高温合金的高温强度和抗腐蚀性能,使其能够承受高量程的热膨胀、高压和强酸强碱等强腐蚀介质的侵蚀,从而延长设备的使用寿命。
3. 核能工业高温合金在核能工业中也扮演着重要角色。
核反应堆中需要使用高温合金制造燃料元件、反应堆芯等零部件。
高温合金可以承受放射性材料辐射所引起的腐蚀性和不规则形貌,使核工业的运转更加安全可靠。
三、高温合金的未来前景随着科技的进步,高温合金的应用领域会越来越广泛。
同时,为了进一步提高高温合金的性能和应用范围,科学家们也在不断进行研究和探索。
高温合金薄壁零件车削工艺研究摘要:薄壁零件刚性差,在加工过程中容易受装夹方式、切削力、切削热等因素的影响产生变形,使零件的形位误差增大,加工合格率低。
通过分析薄壁零件的加工特点,提出了防止和减少薄壁零件变形的工艺措施,实践证明,采取本文提出的工艺措施,可以有效的解决高温合金薄壁零件变形及加工精度不高等问题。
关键词:薄壁零件;加工变形;工艺控制薄壁零件具有重量轻、节约材料、结构紧凑等特点,但薄壁零件刚性差、强度弱,在加工中极容易变形,不易保证零件的加工质量。
车削薄壁零件时,由于工件壁薄,在夹紧力的作用下容易产生变形,从而影响工件的尺寸精度和形状精度。
切削热会引起工件热变形,使工件尺寸难于控制,特别是对于线膨胀系数较大的金属薄壁零件,如果在一次安装中连续进行粗车、半精车、精车,由于切削热引起的零件热变形,会对尺寸精度产生极大影响。
另外,径向切削力的作用下,容易产生振动和变形,影响工件的尺寸精度、形状、位置精度和表面粗糙度。
1.零件的结构特点和加工难点1.1零件的结构特点某产品防护套(见图1),外形尺寸φ6mm×50mm,壁厚最薄处不足0.15mm,薄壁部位长度15mm,外圆最严尺寸φ6-0.02 -0.06,其余形状和位置尺寸精度约0.1mm,零件整体由牌号为GH2747高温合金棒加工而成。
图1 高温合金薄壁零件1.2零件加工难点(1)高温合金材质强度高,抗变形能力强,切削过程中切削力很大,一般为普通碳钢的2~3倍,切削加工时会出现严重加工硬化,特别是薄壁零件孔深径比达到17倍以上,孔内排屑特别困难,小直径深孔加工比较困难。
(2)高温合金材料切削温度高,而且导热性差,切削温度高,高温下刀具与工件发生粘结现象,刀刃磨损极快,切削速度比较慢,所以加工效率低。
(3)零件最薄壁厚不足0.15mm,受孔偏斜的影响,加上装夹力和切削热影响零件发生变形,导致零件尺寸超差,甚至出现薄壁处车漏报废,采用常规方法加工该类高温合金薄壁零件合格率只有90%左右。
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。
4、切削力大,切削温度高
切削高温合金时切削力F的各项分力均大于45钢,也比不锈钢的切削力要大。
切削高温合金时切削力的波动比切削合金钢大得多,伴随切削力的波动,极易引起振动。
切削高温合金时,由于材料本身的强度高、塑性变形大、切削力大、消耗功率大、产生的热量多,而它们的导热系数又较小,故切削温度比切削45钢和不锈钢都高很多。
5、刀具易磨损
切削高温合金时刀具磨损严重,这是由复合因素造成的。
如:严重的加工硬化、合金中的各种硬质化合物及γ'相构成的微硬质点等都极易造成磨料磨损。
磨损的形式常为边界磨损和沟纹磨损,边界磨损由工件待加工表面上的冷硬层造成,沟纹磨损由加工表面刚形成的硬化层所致。
6、表面质量和精度不易保证
由于切削温度高,材料本身导热性能又很差,工件极易产生热变形,故精度不易保证。
又因切削高温合金时刀具前角γo较小、vc较低时切屑常呈挤裂状,切削宽度方向也会有变形,会使表面粗糙度Ra加大。
二、高温合金的车削加工中刀具的选择
Fe基高温合金的切削加工性比Ni-Cr不锈钢要差,而比Ni基和Co基高温合金的切削加工性要好。
不同类型的高温合金应选择不同类型的硬质合金刀具:①切削加工件好些的(如Fe基),主要从刀具磨损的角度考虑,选用K01即可;②对于切削加工性差的高温合金来说,除了要考虑刀具磨损之外,还应同时考虑刀具的破损,选用K10、K20这些适应性强的通用硬质合金要好些;③对于切削加工性更差的高温合金,主要考虑刀具的耐破损性能,即选用强度较高的超细晶粒硬质合金较合适;
④Co基高温合金的切削加工性最差。
刀具材料与加工条件的关系、机床的刚度与精度、刀具的悬伸长度及其刚度、工件的安装刚度、夹具的刚度与精度等方面都必须考虑到,特别是切削振动及故障更要考虑。
车削宜用K01、K10及CBN,超细晶粒的硬质合金适合用于刀具易产生破损的情况,其中Co含量多的K类不适于低速切削。
此外,要注意选择合理的刀具前角γo,选择合理后角αo;并确合理的切削用量并要选用性能好的切削液。
加工高温合金宜选用极压切削液。
加工Ni基高温合金不宜用硫化极压切削液,以防应力腐蚀降低其疲劳强度,可用乳化液、透明水基切削液、蓖麻油等。
三、高温合金的加工时应注意的一些问题
1、铣削加工
用于高温合金的铣刀除端铣刀和部分立铣刀用硬质合金外,其余各类铣刀大都采用高性能高速钢制造。
用做端铣刀和立铣刀的硬质合金以K10、K20较合适,因为它们比K01更耐冲击和耐热疲劳。
铣削高温合金时,刀具切削刃既要锋利又要能耐冲击,容屑槽要大,为此可采用大螺旋角铣刀。
2、钻削加工
在高温合金上钻孔时,扭矩和轴向力均很大;切屑易粘结于钻头上,切屑不易断,排屑困难;加工硬化严重,钻头转角处易磨损,钻头刚度差容易引起振动。
为此,必须选用超硬高速钢或超细晶粒硬质合金或则结硬质合金制造钻头。
除此以外,就是对现有钻头结构进行改进或使用专用的特殊结构钻头。
可采用S型硬质合金钻头和四刃带钻头。
S型硬质合金钻头具有的特点是:无横刃,可减小轴向力50%;钻心处前角为正值,刃口锋利;钻心厚度增大,提高了钻头刚度;为圆弧形切削刃,排屑槽分布合理;有两个喷液孔,便于冷却和润滑。
四刃带钻头在合理排屑槽形与尺寸参数的配合下,加大了截面的惯性矩,提高了钻头的强度和刚度。
用此钻头,在相同扭矩的情况下,其扭转变形远小于标准钻头的扭转变形。
3、高温合金攻螺纹
在高温合金上攻制螺纹,特别是在Ni基高温合金上攻制螺纹比在普通钢材上要难得多。
因为攻丝扭矩大,丝锥容易被“咬孔”在螺孔中,丝锥易出现崩齿或折断。
用于于高温合金的丝锥材料与用于高温合金的钻头材料相同。
通常情况下高温合金攻螺纹均采用成套丝锥。
为改善丝锥的切削条件,可把末锥的外径做得略小于一般丝锥。
丝锥的切削锥角的大小将影响切削层厚度、扭矩、生产效率、表面质量及丝锥使用寿命,注意选取合适的大小。
此外,在高温合金上攻螺纹时,螺纹底孔直径应比普通钢略大一些。
参考文献
[1] 钱子亮,贾艳丽. 高温合金材料冷加工技术[J]. 航空制造技术, 2004, (03) .
[2] 乔阳, 艾兴, 赵军, 刘战强. 高温合金高速加工技术及刀具材料研究[J]. 工具技术, 2010, (06).。