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什麼是高溫合金?這類硬材料斷續加工的CBN刀片應該怎麼選?

作者:由 砂輪修整技術與工具 發表于 書法日期:2023-01-02

粉末是什麼狀態

高溫合金是一種能在600℃以上的高溫下長期工作的特殊材料,按其基體元素可分為鐵基高溫合金、鎳基高溫合金、鈷基高溫合金等,按其生產工藝又可分為變形高溫合金、鑄造高溫合金、粉末冶金高溫合金,憑藉一系列優良的效能,高溫合金被廣泛應用於航天、石油、航空、化工、艦船等領域,但由於其硬度高、耐磨性強,傳統的硬質合金刀具、陶瓷刀具、塗層刀具加工起來十分困難,兼具硬度和韌性的CBN刀片(立方氮化硼刀片)無疑是切削加工高溫合金的首選刀具,但由於目前市場的CBN刀片種類繁多,在切削加工鎳基合金等高溫合金時CBN刀片的選擇十分困難,今天筆者就根據華菱等超硬刀具生產企業公開的資料來聊一聊切削加工鎳基合金等高溫合金時CBN刀片應該怎麼選~

什麼是高溫合金?這類硬材料斷續加工的CBN刀片應該怎麼選?

高溫合金工件示意圖

在這之前,我們需要對鎳基合金等高溫合金的加工難點有一個大致的瞭解,其加工難點大致如下:

1、切削熱量高:

以鎳基合金為代表的高溫合金材料的導熱係數較小,加工時熱量不易擴散,大多都集中在切削區,這不僅會導致刀具迅速磨損,還會讓工件發生變形,無法保證表面質量和加工精度。

2、切削力大:

由於高溫合金的強度高、塑性好,切削加工時需要的切削力比不鏽鋼還要大,是合金鋼的2-5倍,較大的切削力,也容易引起震動。

3、切削加工性差:

為了保證高溫合金的熱強效能,合金中的強化相多且分散,強化相越多,越分散,合金的熱強效能越好,而相應的加工性也就越差,且高溫合金的塑性較大,切削變形係數約為45鋼的1。5倍,加工起來極其困難。

針對高溫合金不同的加工難點,以華菱為代表的超硬刀具企業推出了相應的專項切削加工刀具,具體的CBN刀片型號可根據加工材料進行選擇,選擇邏輯大致如下:

1、如果是想要實現渦輪盤等高溫合金的高速切削,可選用BDN80牌號的立方氮化硼刀片進行加工。

2、如果是高溫合金增材堆焊等硬材料的斷續粗加工,可以選用BN-S20牌號的立方氮化硼刀片進行加工。

3、如果是鎳基合金增材噴焊零件的精加工,可以選用BN-H10牌號的立方氮化硼刀片進行加工,其特殊的斷屑槽工藝,可以抑制加工毛刺和噴焊層剝落。

4,如果是純鎳、純鎢、純鉬等難熔合金材料,可以選用CDW010牌號的PCD刀片,不僅能夠提高切削速度,還能透過增加斷屑槽來改善切削狀態,提升工件的加工質量。

上述刀具的部分加工案例如下:

BN-S20牌號CBN刀片加工鈷基合金噴塗材料

加工材質:鈷基合金噴塗材料(噴塗層厚度為2mm)

噴塗層硬度:HRC60

刀具材質:BN-S20

切削引數:Vc=70——130m/min

Fr=0。7-0。8mm/r,ap=1。7mm

刀具壽命:每個刀片刃口使用壽命150分鐘(以粗糙度超差為換刀標準)

什麼是高溫合金?這類硬材料斷續加工的CBN刀片應該怎麼選?

華菱BN-S20牌號複合陶瓷CBN刀片

除此之外,還有資料表明,BN-S20牌號CBN刀片線上速度Vc=180m/min的高速下切削加工ni60鎳基合金噴焊層,其刀具壽命是陶瓷刀片壽命的6——10倍。

BDN80牌號CBN刀片高速切削鎳基高溫合金

加工材質:Inconel718(硬度HRC45-47)

刀具牌號:BDN80

切削引數:Vc=350m/min,Fr=0。15mm/r,ap=0。5mm

冷卻方式:乾式切削

優勢對比:同等切削引數下,壽命高出某品牌CBN刀片50%。

什麼是高溫合金?這類硬材料斷續加工的CBN刀片應該怎麼選?

華菱BDN80立方氮化硼刀片

相比於硬質合金刀具切削加工鎳基合金時20-50m/min的切削速度,BDN80牌號的切削速度不僅有了質的提升,其刀具壽命也比市場上的同類CBN刀片高出一倍!

好了,以上就是筆者關於高溫合金切削加工難點以及CBN刀片選擇的一些淺見,如果您關於鎳基合金等高溫合金的切削加工以及刀具選擇還有什麼不明白的,可以在評論區一起交流討論哦~