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铸铁加工的奥秘及刀具选择

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2018/06/15 09:40
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        铸铁件含灰口铸铁,球墨铸铁,蠕墨铸铁,白口铸铁及各种合金铸铁;根据切削加工性来讲,灰口铸铁和珠光体球墨铸铁以及部分合金铸铁属于易切削材质;而蠕墨铸铁,白口铸铁和高合金耐磨铸铁(如硬度HRC60的高镍铬合金铸铁)属于难切削材料

1、铸铁切削加工性

? 在较高速度下加工时,特别是加工含夹砂的铸铁时,会产生磨料磨损。

? 和通常的灰口铸铁GCI相比,在球墨铸铁NCI、蠕墨铸铁CGI和等温淬火球墨铸铁 ADI中存在不同形态和机械性能的石墨,加工时需要特别注意。

? 铸铁常用负前角型刀片加工,因为这些刀片具有高强度的切削刃,而且应用安全。

? 硬质合金基体应较硬,涂层应为厚的氧化铝型,以获得良好的耐磨料磨损性。

? 传统的铸铁加工方法为干式切削,但也可以进行湿式切削,主要是为了使铁碳灰尘污染物保持最低水平。也具有适应湿式加工的牌号。

? 和加工任何其它材料一样,硬度对铸铁切削加工性的影响也是同样的:硬度越高,切削加工性越低。等温淬火球墨铸铁、蠕墨铸铁以及球墨铸铁的硬度可能高达HB 300-400。灰口铸铁和可锻铸铁的平均硬度为HB 200-250。白口铸铁的硬度可高达HB 500以上,具有很强的磨蚀性,并且难于加工。

? 灰口铸铁

具有典型的片状石墨形态,冲击强度低,产生的切削力低,切削加工性良好。在切削过程中仅产生磨料磨损,没有化学磨损。灰口铸铁常加有铬合金,以提高机械性能。但在强度增加的同时,也导致切削加工性降低。

? 球墨铸铁

与灰口铸铁相比,球墨铸铁内的石墨呈球状,周围则是铁素体,这使其具有较高的抗拉强度和韧性。球墨铸铁形成积屑瘤的趋势很高。铁素体含量高的球墨铸铁更软,形成积屑瘤的趋势也越高。

在间断切削加工铁素体含量高的零件时,粘附磨损通常是最主要的磨损机理。这会导致涂层的剥落问题。对于珠光体含量较高的硬球墨铸铁,这种粘附问题就不太明显,此时更易发生磨料磨损和/或塑性变形。

在某些情况下,加工球墨铸铁需要消耗的刀片数量可能是加工灰铸铁时的3倍。

 

? 蠕墨铸铁

具有蠕虫状石墨及其圆边和起伏不平表面,在石墨和铁基之间提供了很强的附着力。它同时具备球墨铸铁的耐用性与灰口铸铁的耐热性。

造成蠕墨铸铁难以加工的原因主要有以下几个方面:

(1) CGI热传导率较低,加工时产生的切削热积聚在工件中,加剧刀具磨损;

(2) CGI零件的铸造硬皮具有铁素体结构,容易与刀具切削刃发生粘结作用;

(3) 与灰铸铁不同,CGI中不含硫化物,无法像灰铸铁中的硫化物一样,可以沉积到刀具切削刃上对刀具起到润滑作用;

(4) 在蠕墨铸铁的铸造工艺中,加入了钛作为合金元素,会产生了强度较高的铸造外皮,同时也在整个铸件中形成了具有磨蚀性的游离碳化物也对其可加工性以及刀具寿命产生不利影响;

(5) 蠕墨铸铁强度较高,一般要比灰铁加工高30%左右的切削功率;

2、铸铁加工用刀具材质

? 涂层硬质合金

铸铁工件硬而脆,车削铸铁工件时,数控刀片需要承受更高的切削热和切削力。目前,车削铸铁工件的数控刀片多为硬质合金涂层刀片,涂层厚度一般在8微米--20微米,包含了氧化铝(Al2O3)厚涂层和高硬度的碳氮化钛(TiCN)层,它可使刀具长时间保持高耐磨性,以提高生产率。【期待刃天行SKYWALKER推出铸铁加工系列产品】

? PCBN/CBN刀具

立方氮化硼刀具在灰铸铁加工中应用无疑是最成功的。另外立方氮化硼刀具在各种冷硬铸铁、耐磨合金铸铁、白口铸铁等高硬度铸铁件加工中,已经被证实是高效低成本的切削刀具。但是在球墨铸铁和蠕墨铸铁加工中由于立方氮化硼刀具与游离态铁素体的亲和作用,仍然需要进一步研究,针对高强度球墨铸铁加工,推出CBN,与普通合金刀具相比,取得惊人刀具寿命,平摊到每个加工工件的刀具成本大幅度下降,且加工效率得以提高数倍。

本文源自网络整理。