高強度合金鋼加工方法

朱喜軍 高令君 陳素艷 張國權(quán) 聞 博

(1.渤船機械工程有限公司，葫蘆島 125004；2.渤海造船廠集團有限責(zé)任公司，葫蘆島125001）

1 前言

目前，高強度合金鋼抗咬合金屬特種材料，現(xiàn)有刀具及加工方法難以實現(xiàn)加工完整性，無法完成相應(yīng)產(chǎn)品的生產(chǎn)加工任務(wù)。為實現(xiàn)加工，選用合適刀具，策劃合理加工參數(shù)。通過此次項目攻關(guān)總結(jié)了一套高強度鋼的加工方法。

2 高強度合金鋼材料的特性及切削加工特點

材料特性：高強度合金鋼含碳量很低，Cr含量較高， 還含有 Nb、Al、Ti、Mn、Si等合金元素。這類材料有很高的硬度和強度。存在加工硬化現(xiàn)象，硬化層的深度可達切削深度的1/3或更大，比原來的硬度提高了1.4-2.2倍。前一道工序所產(chǎn)生的加工硬化現(xiàn)象嚴(yán)重影響后續(xù)工序的順利進行。

切削加工特點：此材料在加工過程中塑性變形大，使切削力增加，同時，加工硬化嚴(yán)重，熱強度高，進一步增大了切削抗力，切削力達到2500MPa以上，比45鋼高30%。切削時塑性變形及刀具間的摩擦都很大，產(chǎn)生的切削熱多，此材料的熱導(dǎo)率不高，大量的切削熱集中在切削區(qū)和刀屑接觸的界面上，造成切削溫度過高。切削不易折斷，易黏結(jié)，形成積屑瘤，加劇刀具磨損，出現(xiàn)的撕扯現(xiàn)象使已加工表面惡化，且刀具易磨損。

3 切削高強度合金鋼時刀具材料的選擇

合理地選擇刀具是保證高效切削的重要條件，根據(jù)高強度合金鋼材料的特點，我們要選擇耐熱性好、耐磨性高、與高強度合金鋼親和作用小等。首先選用W18Cr4VT和95W18Cr4V銑刀進行加工，一個刀片只能加工一個面，95W18Cr4V刀硬度、紅硬性、耐磨性較W18Cr4VT刀都有較大提高，但不能滿足要求。又選用W12Cr4V4Mo刀，含釩量增加，可在鋼中形成硬度很高的VC,細小的VC存在于晶界，可以阻止晶粒長大，提高了鋼的耐磨性，并且紅硬性更好，600攝氏度時硬度可達51.7HRC。只是強度3140Mpa,沖擊韌性2.5J/cm2略低，使用時要注意。

4 切削高強度合金鋼時刀具幾何參數(shù)的選擇

由于高強度合金鋼材料塑性、韌性較好，熱強度性高，切削時切削屑不易被切離。在保證刀具足夠強度的前提下，應(yīng)選用較大前角，因此前角取 γ010°－20°之間。加大后角能減少后刀面與加工表面的摩擦，但會使切削刃的強度和散熱能力降低，后角 α0取 15°－20°之間。 減小主偏角可增加刀刃工作長度，有利于散熱，但在切削過程中使徑向力加大，容易產(chǎn)生振動，多次實驗主偏角 ΚΓ＝45°－70°、副偏角ΚΓ取8°－10°之間。為了增加刀尖強度，刃傾角取 λs?。?°～―3°之間。 在車削和銑削高強度鋼時，高速鋼、硬質(zhì)合金、CBN、陶瓷刀具的幾何參數(shù)見表1、表2。

5 切削高強度合金鋼時切削用量的選擇

粗加工時余量較大，應(yīng)選用較大的切深，可減少走刀次數(shù)，同時可避免刀具與毛坯表皮接觸，減輕刀具磨損，控制在2－5mm之間。精加時為避開硬化層選取0.2－0.5mm之間。還要合理控制進給量，過大時機床動力不足，且切削殘留高度和積屑瘤高都隨進給量的增加而加大，粗加工為 0.4mm/r，精加工時為 0.1－0.2mm/r。

6 結(jié)束語

此項經(jīng)驗技術(shù)及方法完全解決了高強度合金鋼材料加工問題，在確保生產(chǎn)任務(wù)及時完成同時，創(chuàng)造了可觀的效益，在高難度加工材料領(lǐng)域中積累了豐富的經(jīng)驗，為進一步擴大加工能力奠定了堅實基礎(chǔ)。