Inconel600的切削加工

2011-04-10郭峰

制造业自动化 2011年15期

关键词：切削力刀具磨损

郭峰

GUO Feng

（陕西国防工业职业技术学院，西安 710302）

0 引言

高温合金指的是一类在650℃～800℃以上仍然具有良好的的力学性能，化学性能以及一定的工艺性能的合金。高温合金中最常用有铁基高温合金，镍基高温合金以及钴基高温合金。因为镍基高温合金的高温强度最高，所以在高温合金领域应用最为广泛。

Inconel600是一种典型的镍基固溶强化型高温合金。镍含量大于50%，热强性高，最高温度已达1100℃，优良的耐高温腐蚀和抗氧化能力，切削加工性能很差，适合于制作在1100℃以下工作的低载荷零部件，例如，航空发动机的燃烧室以及加力燃烧室等耐高温零部件。

Inconel600的化学成份和物理力学性能如表1所示。

1 Inconel600的切削加工难点

镍基高温合金Inconel600是一种极难切削的金属材料。它的切削加工难度主要表现在以下几方面：

1）切削力很大。Inconel600的延伸率大，塑性变形抗力大，抗断裂韧性和持久塑性高，加工硬化非常严重，热强性极高，所以切削力一般为加工钢材的两倍。

2）切削温度很高。切削Inconel600时，切削力很大，切削变形很严重，切屑，工件与刀具之间存在着强烈的摩擦，继而产生了大量的热，而材料本身热导率低，所以这就导致了切削区域的温度很高。

3）刀具磨损严重。切削该材料时，切削力大，切削温度高，使得刀具材料的硬度，强度，化学稳定性下降，刀具材料的磨粒磨损，粘结磨损，扩散磨损，氧化磨损都很严重，刀具寿命很低。加工该材料时，更换刀具的次数比更换零件的次数多得多，刀具寿命太低，是影响生产实际的最大因素。

4）加工硬化极其严重。由于该材料的软化温度高，强化系数大，在切削过程中产生塑性变形的同时，也产生了强烈的加工硬化，已加工表面的硬化程度甚至可以达到基体材料的两倍以上。

5）切屑难以折断。由于材料本身的塑性，韧性大，使得产生的带状切屑很难折断，这样既不安全，又影响生产任务的顺利进行，是影响生产率提高的因素之一。

6）该材料切削中容易粘刀，影响切削过程的进行。

7）加工精度难以保证。切削该材料过程中切削温度很高，工件产生的热变形很大，一些尺寸精度和形状精度很难保证。

8）加工效率低，加工成本大。在找不到与之相匹配的刀具材料的前提下，往往使用普通刀具材料，例如硬质合金，高速钢等。在生产实际中，由于此类刀具寿命极低，而使用“刀海战术”，也就是更换刀具或刃磨刀具的次数远远大于更换零件的次数，加工效率很低。一方面机床占用时间长，另一方面刀具损耗大，使得加工成本急剧增加，有时甚至无法完成生产任务。

表1 Incone的化学成份和物理力学性能

2 加工Inconel600时，各种切削要素的合理选择

2.1 刀具材料的合理选择

一般的高速钢和硬质合金刀具材料并不能满足要求，因为在加工Inconel600时，既要求刀具的刀刃非常锋利，又要保证足够的刀刃强度。在生产实际中，常常选用细晶粒硬质合金+TiCTiN或TiC-Al2O3-TiN复合涂层刀具，例如山特维克可乐满的VNGP160408 S05F刀片，M05刀片，氮化硅基陶瓷刀具，例如，赛阿龙陶瓷刀具RNGN120700KY2100，PCBN聚晶立方氮化硼刀具，例如，钻石牌YCB011数控刀片。SiC晶须增韧陶瓷，CBN立方氮化硼刀具等。