高强度合金钢加工方法

朱喜军 高令君 陈素艳 张国权 闻 博

(1.渤船机械工程有限公司，葫芦岛 125004；2.渤海造船厂集团有限责任公司，葫芦岛125001）

1 前言

目前，高强度合金钢抗咬合金属特种材料，现有刀具及加工方法难以实现加工完整性，无法完成相应产品的生产加工任务。为实现加工，选用合适刀具，策划合理加工参数。通过此次项目攻关总结了一套高强度钢的加工方法。

2 高强度合金钢材料的特性及切削加工特点

材料特性：高强度合金钢含碳量很低，Cr含量较高， 还含有 Nb、Al、Ti、Mn、Si等合金元素。这类材料有很高的硬度和强度。存在加工硬化现象，硬化层的深度可达切削深度的1/3或更大，比原来的硬度提高了1.4-2.2倍。前一道工序所产生的加工硬化现象严重影响后续工序的顺利进行。

切削加工特点：此材料在加工过程中塑性变形大，使切削力增加，同时，加工硬化严重，热强度高，进一步增大了切削抗力，切削力达到2500MPa以上，比45钢高30%。切削时塑性变形及刀具间的摩擦都很大，产生的切削热多，此材料的热导率不高，大量的切削热集中在切削区和刀屑接触的界面上，造成切削温度过高。切削不易折断，易黏结，形成积屑瘤，加剧刀具磨损，出现的撕扯现象使已加工表面恶化，且刀具易磨损。

3 切削高强度合金钢时刀具材料的选择

合理地选择刀具是保证高效切削的重要条件，根据高强度合金钢材料的特点，我们要选择耐热性好、耐磨性高、与高强度合金钢亲和作用小等。首先选用W18Cr4VT和95W18Cr4V铣刀进行加工，一个刀片只能加工一个面，95W18Cr4V刀硬度、红硬性、耐磨性较W18Cr4VT刀都有较大提高，但不能满足要求。又选用W12Cr4V4Mo刀，含钒量增加，可在钢中形成硬度很高的VC,细小的VC存在于晶界，可以阻止晶粒长大，提高了钢的耐磨性，并且红硬性更好，600摄氏度时硬度可达51.7HRC。只是强度3140Mpa,冲击韧性2.5J/cm2略低，使用时要注意。

4 切削高强度合金钢时刀具几何参数的选择

由于高强度合金钢材料塑性、韧性较好，热强度性高，切削时切削屑不易被切离。在保证刀具足够强度的前提下，应选用较大前角，因此前角取 γ010°－20°之间。加大后角能减少后刀面与加工表面的摩擦，但会使切削刃的强度和散热能力降低，后角 α0取 15°－20°之间。 减小主偏角可增加刀刃工作长度，有利于散热，但在切削过程中使径向力加大，容易产生振动，多次实验主偏角 ΚΓ＝45°－70°、副偏角ΚΓ取8°－10°之间。为了增加刀尖强度，刃倾角取 λs取－8°～―3°之间。 在车削和铣削高强度钢时，高速钢、硬质合金、CBN、陶瓷刀具的几何参数见表1、表2。

5 切削高强度合金钢时切削用量的选择

粗加工时余量较大，应选用较大的切深，可减少走刀次数，同时可避免刀具与毛坯表皮接触，减轻刀具磨损，控制在2－5mm之间。精加时为避开硬化层选取0.2－0.5mm之间。还要合理控制进给量，过大时机床动力不足，且切削残留高度和积屑瘤高都随进给量的增加而加大，粗加工为 0.4mm/r，精加工时为 0.1－0.2mm/r。

6 结束语

此项经验技术及方法完全解决了高强度合金钢材料加工问题，在确保生产任务及时完成同时，创造了可观的效益，在高难度加工材料领域中积累了丰富的经验，为进一步扩大加工能力奠定了坚实基础。