球墨鑄鐵的加工探討

1、球墨鑄鐵的加工探討(2007061017:00:27)轉(zhuǎn)載▼近年來，最終用戶的需求的不斷進(jìn)步使制造業(yè)的工件材料產(chǎn)生明顯進(jìn)展。例如，汽車和卡車更高的燃油效率的需求導(dǎo)致分量輕強(qiáng)度高如高強(qiáng)度鋼和球墨鑄鐵等材料的使用增加。飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)更高燃油效率和更安靜的需求刺激純度、高溫強(qiáng)度和韌性更高的高溫合金的發(fā)展。雖然勉強(qiáng)符合最終用戶的需要，但這樣的進(jìn)展有使工件材料更難加工的傾向。就是這個(gè)原因，正趨勢(shì)刀具界進(jìn)行研究和發(fā)展，尤其是車削刀片領(lǐng)域。斷屑槽、涂層還

2、有基體化學(xué)成分對(duì)于刀具性能扮演重要角色。例如，車削刀具涂層技術(shù)的進(jìn)展已經(jīng)使球墨鑄鐵和最新的航空高溫合金能有效加工。高硬度MTCVD涂層改善球墨鑄鐵的加工球墨鑄鐵已成為發(fā)動(dòng)機(jī)零件和其它汽車、農(nóng)用設(shè)備和機(jī)床工業(yè)上的零件的日益見的材料。這種合金提供較低的生產(chǎn)成本和良好的機(jī)械性能的組合。他們比鋼材便宜，而比鑄鐵有更高的強(qiáng)度和韌性。但同時(shí)球墨鑄鐵非常耐磨，有快速磨壞刀具材料的傾向。這種耐磨性很大程度上受珠光體含量影響。某一已知球墨鑄鐵的珠光體含量

3、越高，它的耐磨性越好而且它的可加工性越差。可以預(yù)計(jì)，高硬度和高耐磨的切削材質(zhì)需考慮球墨鑄鐵的高耐磨性。并且事實(shí)上材質(zhì)包含極硬的TiC(碳化鈦)或TiCN（碳氮化鈦）的厚涂層在切削速度每分鐘300米時(shí)加工球墨鑄鐵被證明通常是有效的。但是隨著切削速度的增加，切屑刀具結(jié)合面的溫度也在增加。當(dāng)發(fā)生這樣的情況，TiC涂層傾向于和鐵發(fā)生化學(xué)反應(yīng)并軟化，更多的壓力作用在抗月牙這些進(jìn)展對(duì)汽輪機(jī)應(yīng)用所需的在高溫保持其強(qiáng)度的合金的高效加工特別有用。這種‘超

4、級(jí)合金’用能保持清潔而且韌性也更好的很復(fù)雜的方法來處理和生產(chǎn)。結(jié)果，超級(jí)合金能使用的平均溫度以每年華氏16度的速率增加，而且沒有跡象顯示這種趨勢(shì)將會(huì)改變。但是它的每一次發(fā)展將對(duì)可加工性造成負(fù)面影響。隨著超級(jí)合金高溫強(qiáng)度的增加，作用在刀片切削刃上的力也在增加。結(jié)果，曾經(jīng)能很滿意地加工很多鈦合金和鎳基合金的硬質(zhì)合金材質(zhì)C2在應(yīng)用到當(dāng)今的合金時(shí)遭受切削刃的壓碎和切削深度線處嚴(yán)重的溝槽磨損。但是用最新的細(xì)顆粒硬質(zhì)合金能有效加工超級(jí)合金，刀具壽命

5、得到提高，更重要的是提高在高溫合金應(yīng)用時(shí)的可靠性。細(xì)顆粒硬質(zhì)合金有比傳統(tǒng)硬質(zhì)合金材質(zhì)更高的壓縮強(qiáng)度和硬度，只是在韌性方面增加少量的成本。而結(jié)果是在高溫合金加工上比傳統(tǒng)硬質(zhì)合金抵抗常見失效模式更有效。PVD（物理氣相沉積）涂層也被證明有效加工高溫合金。TiN（氮化鈦）PVD涂層是最早使用的并仍然是最受歡迎的。最近，TiAlN（氮鋁化鈦）和TiCN（碳氮化鈦）涂層也能很好使用。TiAlN涂層應(yīng)用范圍和TiN相比它的限制更多。但是當(dāng)切削速度提

6、高后它們是一個(gè)很好的選擇，在那些應(yīng)用提高生產(chǎn)率達(dá)40%。另一方面，在較低的切削速度下取決于涂層的表面工況TiAlN會(huì)導(dǎo)致積屑瘤、隨后的微崩和溝槽磨損。TiCN比其它兩種涂層都硬，尤其在銑削時(shí)獲得更好的刀具壽命。近來，用于高溫合金應(yīng)用的材質(zhì)已經(jīng)發(fā)展了，這些涂層由幾層組合而成。大量的實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試已經(jīng)論證了這種組合和其它任何一種單一涂層相比在很寬范圍的應(yīng)用時(shí)很有效。因此針對(duì)高溫合金應(yīng)用的PVD復(fù)合涂層可能成為硬質(zhì)合金新材質(zhì)研發(fā)持續(xù)的焦點(diǎn)。