切削镍基合金用的陶瓷刀具

<正> 镍基合金切削温度高,在高温区易与刀具材料发生非常强烈的化学反应,而且容易产生加工硬化现象,因此,被认为是比较典型的难切削材料。用硬质合金刀具切削镍基合金时,为了避免温度上升,目前大多采用非常低的切削速度。各种陶瓷刀具在高温区化学稳定性高,适用于高速切削镍基合金,它的应用已引起人们的广泛注意。     

新型刀具材料切削大型高锰钢托轮的试验研究

用于露天煤矿大型托轮的高锰钢属于难加工材料。本文采用新型复合SiC、复合Si3N4和TiN涂层硬质合金刀具对高锰钢进行了切削加工对比研究。试验表明:复合SiC刀具是切削高锰钢的较理想刀具,在切削效率和经济效益上均优于TiN涂层硬质合金和复合Si3N4刀具。高锰钢在脆化温度范围内(400℃～800℃)极易导致TiN涂层硬质合金和复合Si3N4脆性破裂,而复合SiC在此时仅发生机械磨损;在切削温度高于高锰钢的脆化温度时,复合SiC和复合Si3N4都会发生扩散磨损。     

一种新型切削温度感知智能刀具研究

面向切削状态监测和加工工艺智能优化对切削温度在线精确感知的需求,利用负温度系数热敏陶瓷的阻温特性和结构陶瓷的高耐磨性,设计了一种基于异种陶瓷复合的新型温度感知刀具,并通过微波烧结技术制造了该智能刀具,最后基于刀具上3个测温点的温度值对刀具切削区温度场进行了重构。该温度感知智能刀具最高感知温度>700℃,响应迅速。在v_c=150 m/min、a_p=1.0 mm、f=0.075 mm/r干式车削镍基高温合金GH4169时,刀具在25 s达到热平衡,刀具上3个测温点的温度值分别为425℃、204℃和188℃,刀具最高温度出现在前刀面靠近主切削刃位置,最高温度达1579℃,整个刀尖区域的温度不低于1 000℃。     

硬质合金涂层刀具车削钛合金TA15的磨损研究及切削参数优选

刀具磨损剧烈是钛合金切削中的突出问题,探求刀具磨损的本质对于提高加工质量和效率、降低成本具有重要意义。本文采用Al Ti N涂层硬质合金刀具对钛合金TA15(Ti-6.5Al-2Zr-1Mo-1V)进行车削试验,利用激光共聚焦显微镜观察刀具的磨损形貌,对刀具的主要磨损机理及磨损形式进行了分析,并根据刀具磨损状态进行了切削参数优选。研究结果表明:涂层硬质合金刀具切削TA15时,刀具失效形式主要为涂层剥落、崩刃和月牙洼磨损;随着切削速度的增加,后刀面VB值呈现了驼峰状的变化规律,涂层剥落的区域在波谷出现了明显的减小趋势;切削试验结果指出,正前角AlTiN涂层硬质合金刀具可用于钛合金TA15的精车工艺中,在v=100m/min、f=0.05mm/r、a_p=1.5mm切削参数下,刀具表现性能最优,同时硬质合金涂层刀具车削TA15的最大切削速度不宜超过120m/min。     

镍基合金材料切削加工刀具研究

对硬质合金刀具、立方氮化硼刀具这两种镍基合金材料切削加工的主要刀具进行研究,通过切削加工试验分析不同刀具对镍基合金材料切削加工表面粗糙度的影响,进而优化得到适用于镍基合金材料超精密切削加工的刀具.     

GH4169高温合金的加工策略

高温合金是一种在航天飞机、运载火箭和相控阵雷达等产品上得到广泛应用的难加工材料,选择合适的刀具材料和切削用量是进行优质、高效、低消耗的精益生产时遇到的技术瓶颈。针对GH4169高温合金进行了切削加工实验,探讨了不同刀具在加工高温合金时的切削温度与刀具磨损情况,并通过硬质合金、陶瓷刀具材料与GH4169工件材料的高温特性研究,得到高温硬度特性曲线。切削实验与高温硬度实验的综合研究结果表明,由于硬质合金的高温硬度衰减较快,硬质合金刀具加工高温合金时切削温度应不高于600℃,宜采用较低切削速度的加工策略以减缓刀具磨损;陶瓷刀具的高温性能优越,宜在切削温度高于700℃的条件下加工高温合金,即可以采用较高的切削速度实现高温合金的高效、高质量加工。     

高温合金刀具AlTiN涂层结构研究

随着我国航空航天行业的迅速发展,以镍基合金为代表的高温合金加工制造增多。高温合金具有优异的高温强度,良好的抗氧化和抗热腐蚀性能,良好的疲劳性能、断裂韧性等综合性能,在切削加工中存在切削温度高、导热性差、加工硬化等特性,因此,要实现高效、高质量的加工,必须重视刀具寿命。刀具寿命与刀具涂层有密切关系,本文通过研究刀具涂层性能来改善刀具寿命。采用电弧离子镀法进行涂层,通过研究不同偏压和沉积温度,在钨钢(硬质合金)基体上完成AlTiN涂层的制备;用扫描电子显微镜(SEM)及能谱仪(EDS)观察涂层的表面和截面形貌,并分析涂层的成分,用X衍射仪(XRD)分析涂层的物相结构,用纳米硬度计测量涂层的纳米硬度H、杨氏模量E和抗塑性变形因子H~3/E~2,利用微米划痕仪分析涂层与基体的结合力;对所制备的不同涂层刀具进行GH4169高温合金切削加工试验,通过涂层刀具后刀面磨损值VB判断涂层切削性能。     

硬质合金刀具高速车削钛合金的切削性能研究

采用单因素试验法,用未涂层硬质合金刀具和TiAlN涂层硬质合金刀具对Ti-6Al-4V钛合金进行了高速干车削试验,通过对切削过程中切削力、刀具寿命、切削温度以及加工表面粗糙度的分析,得出了两种刀具高速干车削钛合金的切削性能,为钛合金高速切削刀具的设计提供了试验依据。     

防止硬质合金刀具磨裂的方法

目前已相当普遍地采用硬质合金刀具进行高速切削和强力切削。但是,刃磨T_5K_(10)、T_(15)K_6、T_(30)K_4等高钛硬质合金刀具时,经常会把刀片磨裂(如图1所示),因而阻碍刀具寿命和生产效率进一步的提高。一、硬质合金刀片磨裂的检验 1)刀具刃磨后随即用碳化硼进行研磨2～3分钟,即可显出如图1的网状裂纹;2)裂纹大的用8～10倍放大镜检查;3)在试验室中可用氧化镁融光透视观察。     

基于微波烧结的Ti(C,N)/Al_2O_3金属陶瓷刀具切削淬硬钢的试验研究

利用微波烧结技术制备了Ti(C,N)/Al_2O_3金属陶瓷刀具(TA),并通过高速干式切削淬硬钢40Cr(50±2HRC)研究刀具的切削性能,同时与硬质合金刀具YT15进行对比。采用正交试验和极差分析法,以切削参数为优化对象,以工件金属去除率、表面粗糙度和刀具寿命为优化目标,确定了刀具的最佳切削用量。试验结果表明,切削淬硬钢40Cr时,刀具TA的最优切削参数为v=120m/min、a_p=0.3mm、f=0.1mm/r。TA刀具的切削时间为66min,比YT15提高了175%。工件平均表面粗糙度为1.27μm,比硬质合金刀具降低了15.9%。刀具的切削性能优于硬质合金刀具,并且可以实现以车代磨。     

TiN涂层刀具切削高锰钢的磨损破损研究

研究奥氏体高锰钢切削过程中TiN涂层硬质合金刀具的磨损、破损机制,测量了切削温度并得出后刀面磨损量与 切削时间和切削速度的关系曲线,以及刀具前、后刀面显微磨损、破损形貌和化学变化。结果表明,TiN涂层硬质合金刀 具切削奥氏体高锰钢时耐磨性优于单一硬质合金刀具,且适于低速切削(小于30m/min)。     

焊接温控工艺参数对硬质合金焊接性能的影响研究

为研究焊接温控工艺参数对YL10.2硬质合金焊接质量的影响,通过正交试验设计,以抗弯强度为衡量指标进行测试,优选出最佳焊接温控参数:升温温度720℃、焊接温度770℃、焊接时间30s。通过电镜试验对最佳焊接温控工艺参数进行进一步验证,用优化后的温控参数生产的焊接铣刀与相同规格型号的整体硬质合金铣刀进行切削试验对比。结果表明:虽然焊接铣刀在加工中振动较大,磨损较整体硬质合金刀具严重,但在整个切削试验过程中,焊接处无脱焊、开裂等情况,表明铣刀焊接处强度足够,满足刀具使用性能要求,焊接温控工艺参数可靠。     

高效金刚石涂层刀具

<正> 众所周知,金刚石涂层刀具是切削铝合金等有色金属、纤维增强塑料等复合材料以及铬镍铁合金材料的最佳刀具。该刀具越来越多地被国外先进工业国家所应用。但是,人们对金刚石涂层刀具的先进性仍然认识不足,为了使更多的人了解金刚石涂层刀具的优越性,下面将美国GE公司和Norton公司所怍的金刚石涂层刀具切削试验介绍如下。试验1 美国GE公司采用金刚石涂层车刀和硬质合金刀具进行了对比性试验,试验条件为;机床——Lamson车床;加工零件——6061铝合金;刀具——金刚石涂层车刀(1号)、非涂层硬质合金车刀(2号)、TiN涂     

加工In718时硬质合金涂层刀具的磨损机理

采用硬质合金涂层刀具对镍基合金In718进行了车削试验,分析了硬质合金刀具的磨损形态、磨损机理,并给出了不同条件下的刀具寿命。结果表明,涂层硬质合金切削In718时的主要磨损形式为涂层剥落。     

陶瓷刀具车削铬钼镍耐磨粉末冶金零件的研究

用陶瓷刀具和硬质合金刀具对铬钼镍耐磨粉末冶金零件进行了干切削对比试验，表明所选陶瓷刀具的切削性能明显优于硬质合金，同时分析了切削速度对刀具耐用度和加工表面粗糙度的影响规律、陶瓷刀具的磨破损特性及磨破损机理。     

金属切削刀具和工件的波段发射率标定

使用红外热像仪对切削加工中常见的工件材料碳钢和模具钢、常用的刀具材料硬质合金和涂层硬质合金在300～900 ℃进行表面发射率的标定,并考虑加热箱内环境热辐射对试样的作用,分析温度、表面结构、几何形状对试样表面发射率的影响。结果表明钢材表面发射率随温度升高而增大,但模具钢在较宽的温度范围内保持较小的表面发射率;试样表面平整性影响表面发射率;涂层刀具的表面发射率在比较宽的温度范围内一直稳定在相当低的值。     

液氮低温铣削GH4169合金时涂层刀具表面完整性及磨损研究

高速切削过程中,刀具表面完整性的变化与刀具磨损具有紧密联系,采用PVD-TiN/TiAlN硬质合金涂层刀具进行液氮低温铣削GH4169合金试验,研究不同喷射温度时刀具的表面完整性(包括表面粗糙度、表面显微硬度和表面残余应力)及其与刀具磨损的关系。结果表明,在刀具磨损影响下,涂层刀具表面粗糙度变化趋势一致,刀具表面显微硬度与表面残余应力随刀具后刀面磨损量的增加先增大后减小;与喷射温度为-30℃相比,喷射温度为-90℃时涂层刀具的表面显微硬度与表面残余压应力更大,在铣削过程中更快达到最大值。喷射温度为-90℃时涂层刀具的表面完整性得到提升,刀具耐磨性提高,稳定磨损阶段持续时间延长,刀具寿命显著提升。     

涂层对硬质合金基体强度的影响

在实际切削中发现涂层刀具的耐冲击性能与硬质合金基体的设计预期存在一定差异。通过试验研究,得出了不同粒度涂层和非涂层硬质合金刀具的强度变化规律,发现在500℃-1100℃的涂层温度下,硬质合金基体的强度均有不同程度的下降,为涂层刀具基体材质的设计提供了参考。     

镍基粉末冶金零件的切削试验研究

对陶瓷刀具和硬质合金刀具进行了镍基粉末冶金零件的干切削对比试验,测量了切削力和加工表面粗糙度,分析了刀具的磨损机理。试验结果表明:陶瓷刀具的切削性能明显优于硬质合金,适合于粉末冶金零件的切削加工。     

6N01-T5铝合金薄壁中空结构件重负荷铣削温度研究

对使用粉末冶金高速钢和硬质合金刀具对6N01-T5铝合金薄壁中空结构件重负荷铣削时的切削温度进行研究。使用红外测温法对切削温度和温度场进行测量,采用正交试验设计法研究切削用量对切削温度的影响规律。研究结果表明,切削筋板交叉处附近的温度比切削单层铝合金时高40~60℃,刀具容易在切削此交叉处时发生严重粘接磨损失效现象;径向切宽是影响切削温度的最显著因素,轴向切深和机床转速次之,提高机床转速可有效降低切削温度。研究结果还表明,使用非波刃刀具、较小的刀具螺旋角及较少的刀具齿数有利于降低切削温度(降低20~40℃);使用12°后角和20°前角的刀具可显著降低切削温度;低温气动喷雾射流冲击冷却效果最好,常温气动喷雾冷却和冷风冷却效果次之。