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山东澳门四大网址加工中心之常用材料加工工艺特点

加工中心之常用工程材料加工工艺特点
创建时间:2016年09月03日
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一、钢切削加工特性
   钢材中碳的含量对材料切削加工性的影响较大。碳素结构的强度与硬度随着含碳量的增加而增加,而塑性与韧性随含碳量的增加而减小。当碳素工具钢含碳量大于0.9%时,硬度继续增加而强度下降。
低碳钢的塑性和韧性较高,切削力和摩擦力相对较大,而且切削加工时产生的切削不易断屑,故切削加工性较低;高碳钢的强度、硬度较高。切削力大,而且刀具磨损较快,故切削加工性较低;一般情况下中碳钢的切削加工性较好。
在钢中加入Cr、Mn等合金元素能提高钢的强度和硬度,改善钢的使用性能,这些元素含量高于一定值时,会是切削力增加,刀具磨损加剧,导致材料切削加工性降低。
在钢中加入少量的硫、硒、铅、磷、铋和钙等元素可形成易切削钢,对提高切削加工性有利。它们能在钢中产生硫化物,质地柔软,降低切削力,使切削易于折断,且有润滑作用,减小刀具磨损,提高切削加工性,但降低了钢的使用性能。对力学性能要求较高的工件应避免使用此类钢材。
1.高锰钢铣削加工的特点
高锰钢是含锰量在9%~18%的含金钢。主要有高碳高锰耐磨和中碳高锰无磁钢两大类。高锰钢常用“水韧处理”,这时高锰钢将具有高强度、高韧性、高耐磨性。无磁性等较好的使用性能。常用的高锰钢主要有Mn13、ZGMn13、20Mn23A1、40Mn18Cr13、50Mn18Cr4、50Mn18Cr4V等,其中最难切削加工的是ZGMn13.高锰钢铣削加工的特点如下。
(1)加工硬化严重,切削力大 高锰奥氏体钢的加工表层硬化严重,加工表面硬度比基体增加2倍,硬化层深度可达0.3mm以上,引起切削剧增。与正火45钢相比,单位切削力增加60%左右
高锰钢热导率小,刀具热磨损严重 高锰钢热导率小,切削温度高。在相同切削条件下,切削温度比45钢高100~200℃,刀刃热磨损加剧。
(2)高锰钢塑性大,韧性高,断屑、排屑困难 高锰钢的冲击韧度值高,约为45钢的8倍,伸长率较大,易产生磷刺,加工表面质量不易保证。切削强度大,硬度高,断屑困难。
高锰钢线膨胀系数大,影响工件尺寸精度 高锰钢的线膨胀系数较大,约为20x10-6K-1。在高的切削温度下,易产生膨胀和变形,影响加工精度,同时,高锰钢的伸长率随温度升高有所下降,但超过600℃时又很快增加。因此,切削速度不宜过高,以避免切削温度过高而引起伸长率增加,使切削加工困难。
2.  高强度钢铣削加工的特点
高强度是指那些强度、硬度很高,同时又具有很好韧性和塑性的合金钢。高强度钢按含有合金元素成分不同,可分为铬钢。锰钢、镍钢。铬锰钢、铬钼钢、锰硅钢等。如40Cr、40CrSi、30CrMnSi、30CrMoMnSiNi2、45CrNiMoV等。高强度钢铣削加工特点如下。
(1)切削力大  高强度钢的室温度高,抗拉强度在1.47GPa以上,淬火的硬度非常高,故铣削时变形困难,切削力大。
(2)切削温度高  高强度钢铣削中消耗的功多,产生的热量大,且高强度钢的热导率低,所以切削温度高
(3)刀具磨损快,容易崩刃打刀  高强度钢加工中,由于切削力大,切削温度高,使得刀具磨损快;同时切削与前刀面接触长度短,应力集中在刀尖处,容易使刀具崩刃打刀。
(4)断屑困难 高强度钢市具有很高韧性和塑性的合金钢,铣削加工中断屑排困难
3. 不锈钢铣削加工的特点
(1)塑性高,加工硬化严重,切削力大   不锈钢塑性大,其伸长率超过45钢1.5倍以上,切削加工时塑性变形大,加工硬化严重,使总切削力增大,其单位切削力比正火45钢要高出25%以上。
(2)易粘刀,损坏刀具,生成积屑瘤,影响加工表面质量  不锈钢材料在切削过程中,切削与刀具粘结现象严重,容易造成刀具表面剥落。另外,由于粘结严重,容易形成积屑瘤,使已加工表面粗糙度增大。对含碳量低的马氏体不锈钢尤为严重。
(3)切削温度高,刀具容易磨损  切削不锈钢时,由于切削力大,消耗功率多,故产生的切削热也多。再加上不锈钢导热性差,其导热率约为中碳钢的1/2~1/4,大量切削热集中在切削区和刀屑接触界面上,不能及时传出,从而使刀刃容易产生过热现象,在高温下失去切削性能,加之不锈钢中的高硬度碳化物,在切削过程中直接与刀面接触、摩擦,会使刀具加速磨损。
(4)切削不易卷曲和折断
由于不许刚塑性高,韧性大,且高温强度高切削时切屑不易卷曲和折断。若切削不能及时排出,易造成堵屑现象,会挤坏和划伤已加工表面,甚至崩坏刀刃。因此,解决断屑和排屑是不锈钢铣削的难点之一。
(5)不锈钢的线膨胀系数大,影响加工精度,不锈钢的膨胀系数比碳钢和铸铁都大,约为碳素钢的1.5倍。在切削温度的作用下,工件容易产生热变形,故在精加工时易影响零件的尺寸和形位精度。
4、高温合金的切削加工特性
高温合金是难切削金属材料中很难加工的材料,其对可加工性小于0.2.铁基高温合金的相对可加工性仅为奥氏体不锈钢的1/2左右,而镍基高温合金的相对可加工性更差,且随抗热性能的提高而降低,高温合金男切削的主要原因如下:
(1)单位切削力大,约为切削中碳钢的2~3倍,高温合金含有大量的合金元素,其高温强度很高,约为45号钢的6.5倍,抗塑性变性能力强,这是切削力大的主要原因;其次是高温合金加工硬化严重,其一加工表面的硬度高出50%~100%,冷硬程度的增加,是切削力进一步增加;其次是高温合金塑性好,加工中塑性变形大、切削力大。此外,还由于切屑与前刀面接触长度加大,摩擦力增大,是切削力也随之增大。
(2)切削高温合金时,由于变形抗力大,刀面与切屑及工件表面间的摩擦剧烈消耗功率多,因此加工高温合金时要比加工一般刚才产生的切削热多,切高温合金的热导率很低,只有45号钢的1/3~1/4,故切削热从切削区向外传出很慢,大部分切削热集中在切削区,故使切削区的温度高达750~1000度,约比切削45号钢要高出300度左右。
(3)刀具磨损剧烈,耐用度低。在切削高温合金时,由于切削温度高,在切削中产生的扩散磨损预氧化磨损要比加工一般钢材严重。高温合金中含大量合金元素的碳化物、氮化物、硼化物及金属间化合物等硬质点,其高温硬度很高故在切削加工中其磨粒磨损特别严重。高温合金中多含有与刀具材料相同的合金元素,在切削加工中,由于亲和力的作用易产生粘刀的现象,造成的粘结磨损笔加工一般钢材严重。
(4)易产生积屑瘤和鳞刺,影响加工精度与表面质量。铣削高温合金时,由于切削温度高,易使刀具和工件的尺寸与性状发生变化,影响加工精度。且在切削过程中易产生积屑瘤和鳞刺影响加工表面质量。
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