鎳矽合金細長軸車削技術研究

1. 介紹

高溫合金也稱為耐熱合金或熱強合金。 它是一種以鐵、鎳、鈷、鈦等為基的複合多組分合金，可在600~1000℃的高溫氧化環境和氣體腐蝕條件下工作。 而且在一定的應力下可以長時間工作，具有優良的熱強度、熱穩定性和熱疲勞性能。

但高溫合金是典型的難切削材料，硬度大於250HBS，強度σb>0.98GPa，伸長率δ>30%，衝擊值ak>9.8×105J/m2，導熱係數k<41.9W/ (m2℃) , 耐高溫直接增加了加工難度。 在加工過程中，在大切削力和高溫的共同作用下，刀具產生碎片或變形，進而斷裂； 另外，這類合金會很快產生加工硬化現象，工件在加工過程中會產生。 刀具表面淬硬會使刀具切削刃產生切深間隙，對工件造成不良應力，破壞被加工零件的幾何精度。

二、現狀分析

國外學者對高溫合金的切削進行了大量研究。 1939年，英國蒙德鎳公司（國際鎳公司）首先研製出鎳基合金Nimonic 75，隨後Nimonic 80成功應用於渦輪噴氣發動機的葉片材料，形成了Nimonic鎳基合金系列。 1940 年初，美國研製出哈氏合金 B 鎳基合金，用於 GE 的 Bellp-59 噴氣發動機。 1950年，美國PW公司、GE公司和特種金屬公司分別開發了Waspalloy、M-252和Udmit 500合金，並在此基礎上形成了Inconel、Mar-M和Udmit牌號，廣泛用於渦輪葉片。 . 1940年至1950年中期調整合金成分。 1950年：真空熔煉技術的出現，使Mar-M200、In 100等一大批高性能鑄造高溫合金得以發展。1960年後，定向凝固、單晶合金、 粉末冶金、機械合金化和陶瓷過濾等溫 鍛造 已成為高溫合金發展的主要動力。 同樣，國內學者也做了大量研究。 1956年至1957年，GH3030、GH4033、GH34、K412合金試製成功，用於WP-5發動機； 1960年先後試制出GH4037、GH3039、GH3044、GH4049、GH3128、K417等合金。 開發成功； 還先後研製出一批用於各種火箭發動機的高溫合金； 與此同時，高溫合金開始在民用工業部門推廣應用，如柴油渦輪增壓器、地面燃氣輪機等，一批耐高溫合金陸續研製成功。 耐磨和耐腐蝕的高溫合金； 1970年，高溫合金的試制和研究初具規模。 通過對以蘇聯高溫合金為主要合金及其工藝質量的模仿、消化和開發，已達到或超過蘇聯標準和實際水平。 發動機所需的所有材料均來自中國。

目前，公司的 連接器 並且繼電器沒有高溫合金外殼。 蘇州華坦供應哈里伯頓，經常加工高溫合金。 貴陽產品事業部負責高溫合金加工過程中的切削參數、刀具材料和角度、冷卻和潤滑、材料等。 對性能的系統研究不足，迫切需要對高溫合金加工進行系統研究，為高性能的大規模生產奠定基礎。 連接器 在將來。 因此，迫切需要開展高溫合金加工技術研究，以滿足車間實際生產需要。

3、零件結構分析

細長的針身部位 軸 在高溫下需要較高的機械強度和較強的抗蠕變性。 針體總長32mm，直徑分別為φ1.2mm、φ1.5mm、φ1.58mm，屬於細長型 軸 部分。 ,在加工過程中容易變形，需要控制變形​​量才能滿足生產要求。

4. 工具選擇

由於鎳矽合金的加工要求硬度高、質地緻密、傳熱效果好、高溫活性強，特別是在600℃時會與氧、氮形成固溶體。 加工鎳矽合金時，表面硬度會顯著增加。 有很強的磨蝕作用。 由於塗層刀具的耐磨性和耐高溫性，在加工此類高溫合金零件時應盡可能使用塗層刀具。

塗層硬質合金刀具幾乎適用於各種難加工材料的切削，但塗層的性能（單塗層和復合塗層）差別很大。 因此，應根據不同的加工對象刀具材料選擇合適的塗層。 金剛石塗層硬質合金和DLC（類金剛石碳）塗層硬質合金進一步擴大了塗層刀具的應用範圍，在實際加工需要之外盲目選擇新材料刀片，這也可能會增加加工成本和使用新材料時插入刀片，如果切削速度和進給速度不正確，也會影響工件的質量和刀具的使用壽命。 因此，在為難加工材料選擇切削刀片時，要正確評價加工的經濟性，綜合考慮整個加工過程。

本文在刀具選擇分析的基礎上，選用京瓷專用鎳合金加工刀片和山特維克專用鎳合金刀片進行加工實驗。 刀具性能如表1所示。

5、切削液分析

切削液可以是水基切削液，傳熱快，流動性好。 不能使用含氯切削液。 在加工過程中不能與鋁、鋅及其合金、銅和錫混合。 如果切削液中含有氯，在切削過程中會在高溫下分解放出氫，被鎳吸收後會引起表皮脆化，也可能引起鎳合金的高溫應力腐蝕開裂。

車間切削液主要採用福斯牌號，型號ECOCOOL EM5為乳白色水溶性切削液，其化學成分見表2。從表2可以看出，該切削液為水性切削液，主要成分為礦物油，不含氯，滿足加工鎳合金的要求。 這種切削液可以滿足鎳的要求 合金加工.

6.Gibbscam軟件編程

GibbsCAM是一款用於零件cnc加工的CAM軟件，尤其是車銑加工領域的CAM加工解決方案。 除了車銑之外，它還支持2軸到5軸銑削、車削、聯銑多任務加工和線切割。 它最大的特點是界面簡潔，易學易用，操作方式非常符合我們的工藝習慣。 2008年2009月進入中國市場，我司於4年XNUMX月購買該軟件，主要用於公司數控車削、數控銑削、車銑複合及五軸加工中心。 這類設備有車削、銑削和鑽孔。 、鏜、拉（槽）等功能，具有X、Y、Z、C、E、A軸。 CAM軟件可用於任意多軸聯動，實現各種複雜零件的加工。 隨著新零件的多樣化和復雜化，使用編程軟件進行數控編程勢在必行。 細長軸部分的刀具路徑如圖XNUMX所示。

7、車削加工驗證分析

由於分切自動車削屬於一刀原地車削，切削力大，容易造成零件變形，表面質量差。 需要對每個零件進行檢查，及時修改偏差，更改程序參數和刀具補償。 同時，由於加工設備為縱切自動小車，設備不分粗精加工，尺寸精度全部一次加工，因此對刀具性能提出了更高的要求。

切削鎳鉻鎳矽合金時，切削溫度高，刀具耐用度低，切削速度對切削溫度的影響最大。 一般硬質合金刀具保持在650℃～750℃。 通過多次車削實驗，得到如下切削參數：

1）切割速度vc

切削速度對刀具的耐用性影響最大。 最好在刀具磨損最小的情況下設定切削速度。 可根據不同切削材料的硬度和切削深度進行設置。 盡量選擇較低的切削速度來加工鎳合金。 一般粗銑20-50m/min，精銑40-70m/min；

2) 進料量 f

進給速度對刀具的耐用性影響不大。 在保證被加工件表面粗糙度的情況下，可選擇較大的進給量。 一般可選擇0.003～0.006mm/r，進給量不能太大。 過多會使刀具磨損加快，增加切削力，造成零件變形。 因此，一般不應大於0.006mm/r；

3) 切削深度ap

切削深度對刀具耐用性的影響最小。 一般可以先採用較大的切削深度，這樣可以防止刀尖在硬化層切削，也可以增加刀刃的工作長度，有利於散熱。 尺寸公差，切割深度等於毛坯減去零件尺寸，不能手動調整。

通過使用京瓷專用鎳合金加工刀片和山特維克專用鎳合金刀片進行加工驗證，零件cnc加工結果如圖5、6所示。零件表面效果好，刀具無明顯磨損； 山特維克刀片加工的零件粗糙度大，不能滿足圖紙要求。 因此，外圓刀片採用京瓷刀​​片。 如果需要固定品牌，則首選京瓷刀片。

8。 總結

針對鎳鉻鎳矽合金觸點不具備加工能力的問題，本文從刀具和工藝參數方面入手，進行了大量的工藝試驗，找到了適合鎳鉻合金觸點的刀具。鎳矽合金加工，優化加工參數，解決問題。 為解決鎳鉻鎳矽合金加工問題，該車間已從無法加工的材料進行加工。 首次具備加工鎳鉻鎳矽合金材料的能力，大大提高了零件的加工質量和cnc加工效率。 合金觸點的批量生產奠定了基礎。

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