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鑄鐵加工的奧秘及刀具選擇

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資訊中心
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2018/06/15 09:40
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        鑄鐵件含灰口鑄鐵,球墨鑄鐵,蠕墨鑄鐵,白口鑄鐵及各種合金鑄鐵;根據切削加工性來講,灰口鑄鐵和珠光體球墨鑄鐵以及部分合金鑄鐵屬于易切削材質;而蠕墨鑄鐵,白口鑄鐵和高合金耐磨鑄鐵(如硬度HRC60的高鎳鉻合金鑄鐵)屬于難切削材料

1、鑄鐵切削加工性

? 在較高速度下加工時,特別是加工含夾砂的鑄鐵時,會產生磨料磨損。

? 和通常的灰口鑄鐵GCI相比,在球墨鑄鐵NCI、蠕墨鑄鐵CGI和等溫淬火球墨鑄鐵 ADI中存在不同形態和機械性能的石墨,加工時需要特別注意。

? 鑄鐵常用負前角型刀片加工,因為這些刀片具有高強度的切削刃,而且應用安全。

? 硬質合金基體應較硬,涂層應為厚的氧化鋁型,以獲得良好的耐磨料磨損性。

? 傳統的鑄鐵加工方法為干式切削,但也可以進行濕式切削,主要是為了使鐵碳灰塵污染物保持最低水平。也具有適應濕式加工的牌號。

? 和加工任何其它材料一樣,硬度對鑄鐵切削加工性的影響也是同樣的:硬度越高,切削加工性越低。等溫淬火球墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵以及球墨鑄鐵的硬度可能高達HB 300-400。灰口鑄鐵和可鍛鑄鐵的平均硬度為HB 200-250。白口鑄鐵的硬度可高達HB 500以上,具有很強的磨蝕性,并且難于加工。

? 灰口鑄鐵

具有典型的片狀石墨形態,沖擊強度低,產生的切削力低,切削加工性良好。在切削過程中僅產生磨料磨損,沒有化學磨損。灰口鑄鐵常加有鉻合金,以提高機械性能。但在強度增加的同時,也導致切削加工性降低。

? 球墨鑄鐵

與灰口鑄鐵相比,球墨鑄鐵內的石墨呈球狀,周圍則是鐵素體,這使其具有較高的抗拉強度和韌性。球墨鑄鐵形成積屑瘤的趨勢很高。鐵素體含量高的球墨鑄鐵更軟,形成積屑瘤的趨勢也越高。

在間斷切削加工鐵素體含量高的零件時,粘附磨損通常是最主要的磨損機理。這會導致涂層的剝落問題。對于珠光體含量較高的硬球墨鑄鐵,這種粘附問題就不太明顯,此時更易發生磨料磨損和/或塑性變形。

在某些情況下,加工球墨鑄鐵需要消耗的刀片數量可能是加工灰鑄鐵時的3倍。

 

? 蠕墨鑄鐵

具有蠕蟲狀石墨及其圓邊和起伏不平表面,在石墨和鐵基之間提供了很強的附著力。它同時具備球墨鑄鐵的耐用性與灰口鑄鐵的耐熱性。

造成蠕墨鑄鐵難以加工的原因主要有以下幾個方面:

(1) CGI熱傳導率較低,加工時產生的切削熱積聚在工件中,加劇刀具磨損;

(2) CGI零件的鑄造硬皮具有鐵素體結構,容易與刀具切削刃發生粘結作用;

(3) 與灰鑄鐵不同,CGI中不含硫化物,無法像灰鑄鐵中的硫化物一樣,可以沉積到刀具切削刃上對刀具起到潤滑作用;

(4) 在蠕墨鑄鐵的鑄造工藝中,加入了鈦作為合金元素,會產生了強度較高的鑄造外皮,同時也在整個鑄件中形成了具有磨蝕性的游離碳化物也對其可加工性以及刀具壽命產生不利影響;

(5) 蠕墨鑄鐵強度較高,一般要比灰鐵加工高30%左右的切削功率;

2、鑄鐵加工用刀具材質

? 涂層硬質合金

鑄鐵工件硬而脆,車削鑄鐵工件時,數控刀片需要承受更高的切削熱和切削力。目前,車削鑄鐵工件的數控刀片多為硬質合金涂層刀片,涂層厚度一般在8微米--20微米,包含了氧化鋁(Al2O3)厚涂層和高硬度的碳氮化鈦(TiCN)層,它可使刀具長時間保持高耐磨性,以提高生產率。【期待刃天行SKYWALKER推出鑄鐵加工系列產品】

? PCBN/CBN刀具

立方氮化硼刀具在灰鑄鐵加工中應用無疑是最成功的。另外立方氮化硼刀具在各種冷硬鑄鐵、耐磨合金鑄鐵、白口鑄鐵等高硬度鑄鐵件加工中,已經被證實是高效低成本的切削刀具。但是在球墨鑄鐵和蠕墨鑄鐵加工中由于立方氮化硼刀具與游離態鐵素體的親和作用,仍然需要進一步研究,針對高強度球墨鑄鐵加工,推出CBN,與普通合金刀具相比,取得驚人刀具壽命,平攤到每個加工工件的刀具成本大幅度下降,且加工效率得以提高數倍。

本文源自網絡整理。

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