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高强度合金钢加工方法

2019-01-07朱喜军高令君陈素艳张国权

活力 2018年21期
关键词:耐磨性切削力偏角

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。

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