鑄造高溫合金材料的加工方法研究

 一、研究背景及意義

據(jù)統(tǒng)計，到2008年切削加工占機械加工量的85%以上，因此提高切削加工的效率和質(zhì)量，降低加工成本，是機械制造工業(yè)的重要課題。鑄造高溫合金材料特點：①高硬度;②高強度;③低導(dǎo)熱性;④低塑性和高脆性; ⑤有微觀的硬質(zhì)點或硬夾雜物。該材料的切削過程符合金屬切削的一般原理和規(guī)律，同時也有自己的顯著特點：(1) 切削力大， 切削溫度高(2) 加工硬化嚴重(3)化學(xué)親合力強， 容易產(chǎn)生粘刀現(xiàn)象(4) 高硬質(zhì)點的摩擦作用(5) 切屑難于處理。如其中的K24材料，機械加工十分困難。對于該種材料的加工突破，對于更深層次的加工研究具有深遠的意義，高溫合金材料推薦系數(shù)Km。

鑄造高溫合金圖

二、以往加工方法

對于以往對鑄造高溫合金材料的常規(guī)加工方法，我們依靠工人經(jīng)驗積累，使用普通機床進行加工，對于刀具方面選用一些鑲片的(YD類)硬質(zhì)合金，得到一組較適合的切削參數(shù)。但這對于主要完成切削任務(wù)的刀具設(shè)計、選用、制造和管理要求越來越高，難度也越來越大，刀具費用在生產(chǎn)成本的比重也日趨上升，同時，在加工過程中切削參數(shù)的選擇及優(yōu)化對加工效率和質(zhì)量的影響已是至關(guān)重要。

高溫合金切削時的特點是材料的高溫強度大，切削時塑性變形大，切削力大，導(dǎo)熱性差，切削溫度高，加工硬化嚴重，容易粘刀，刀具壽命低。

三、解決方案

通過以上問題的產(chǎn)生及原因分析制定了幾種加工方案，由于其它方法效果并不是很鮮明，如：普通銑加工，通過改進刃具等，這里僅介紹以下兩種成功的加工方案。

3.1數(shù)控機床高速加工

數(shù)控機床工藝系統(tǒng)剛性好，液壓夾緊工件要比普通機床牢固，刀具的選擇和是數(shù)控加工工藝中的重要內(nèi)容，它不僅影響數(shù)控機床的加工效率，而且直接影響加工質(zhì)量現(xiàn)選用，目前市場上大多采用CVD鍍膜的硬質(zhì)合金刀片。為了達到更高的抗磨損性能，可轉(zhuǎn)位刀片均采用多層鍍膜。有些加工對刀片的要求十分嚴格，刀片既要有鋒利的切削刃，以降低精加工表面的粗糙度，又要有極高的耐磨性，以保證工件的形狀精度。

根據(jù)試驗結(jié)論，轉(zhuǎn)速 80m/min;進給量 1200mm/min;切削深度 0.1mm?？紤]加工效率，刀具成本等因素，選擇某工具廠的一款SS-ER4-PL型刀具，在此加工參數(shù)下進行加工，結(jié)果優(yōu)化。

3.2電加工方法研究

鑄造高溫合金材料的加工方法――電加工，其中包括電火花機床和線切割機床加工。其加工均是一種自激放電，其特點如下：火花放電的兩個電極間在放電前具較高的電壓，當(dāng)兩電極接近時，其間介質(zhì)被擊穿后，隨即發(fā)生火花放電。伴隨擊穿過程，兩電極間的電阻急劇變小，兩極之間的電壓也隨之急劇變低。利用火花放電時產(chǎn)生的腐蝕現(xiàn)象對材料進行尺寸加工的方法，電火花加工因材料的不同而變化并不是很明顯。

電加工應(yīng)用于鑄造高溫合金材料的特點一、脈沖放電的能量密度高，便于加工用普通的機械加工方法難于加工或無法加工的特殊材料和復(fù)雜形狀的工件。不受材料硬度影響，不受熱處理狀況影響。二、脈沖放電持續(xù)時間極短，放電時產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)擴散范圍小，材料受熱影響范圍小。三、加工時，工具電極與工件材料不接觸，兩者之間宏觀作用力極小。工具電極材料不需比工件材料硬，因此，工具電極制造容易。四、可以改革工件結(jié)構(gòu)，簡化加工工藝，提高工件使用壽命，降低工人勞動強度。

四、小結(jié)與展望

針對鑄造高溫合金材料經(jīng)過現(xiàn)場實踐、試驗，對比，發(fā)現(xiàn)常規(guī)加工、數(shù)控高速加工及電加工幾種方法的優(yōu)點，刀具的切削參數(shù)、每齒切削量和軸向進給量等多種因素有關(guān)，追求最佳的切削參數(shù)，要對所有的因素統(tǒng)一考慮。通過本次研究，將機床、刀具等多種相關(guān)因素固化，得出了一組可指導(dǎo)現(xiàn)場零件實際加工的有效參數(shù)，目前已經(jīng)在現(xiàn)場按試驗得出的數(shù)據(jù)模擬使用。隨著新材料、新工藝技術(shù)的不斷發(fā)展，未來的機械加工在現(xiàn)有的研究基礎(chǔ)上，將向高質(zhì)、高效的方向發(fā)展，向集成化領(lǐng)域進軍，考慮切削應(yīng)將所有的因素考慮到一起，將集成加工時所有影響加工的因素考慮進來，使的切削參數(shù)高度集成化。不久的將來通過我們更加倍的努力，機械加工行業(yè)不斷發(fā)展壯大，切削技術(shù)將趕超國際的領(lǐng)先技術(shù)。