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金屬材料加工方法大全

圖文 更新时间:2024-07-29 02:14:23

金屬材料加工方法大全?航空發動機需要承受巨大的推力和極高的運行溫度,钛合金、高溫合金和複合材料等應用對飛機的提高飛行速度,加大載重量有很大的幫助;在石油和化工行業中,低合金鋼、不鏽鋼、耐蝕合金鋼、钛合金等材料以其優秀的耐腐蝕性,在管道、閥門、法蘭、軸類等部件中扮演重要角色,我來為大家科普一下關于金屬材料加工方法大全?以下内容希望對你有幫助!

金屬材料加工方法大全(這些金屬材料硬知識必須了解)1

金屬材料加工方法大全

航空發動機需要承受巨大的推力和極高的運行溫度,钛合金、高溫合金和複合材料等應用對飛機的提高飛行速度,加大載重量有很大的幫助;在石油和化工行業中,低合金鋼、不鏽鋼、耐蝕合金鋼、钛合金等材料以其優秀的耐腐蝕性,在管道、閥門、法蘭、軸類等部件中扮演重要角色。

難加工材料,通常指切削加工性差的材料,由于其出色的耐熱、耐磨、高硬度、延展性等特性,往往在航空航天、船舶、石油、化工等行業的特殊部件當中發揮着重要作用。

零件衆多的大型航空發動機

01

哪些材料讓金屬加工難以下手?

難加工的原因

➣冷硬鑄鐵和淬硬鋼

冷硬鑄鐵的硬度極高,是其難加工的主要原因。它的塑性很低,刀與切屑接觸長度很小,切削力和切削熱都集中在切削刃附近,因而切削刃很容易崩損。冷硬鑄鐵零件的結構尺寸和加工餘量一般都較大,毛坯精度低,因而就進一步加大了加工難度。

冷硬鑄鐵車削

➣高強度鋼材

與普通碳素結構鋼相比,高強度鋼/超高強度鋼的強度高,導熱系數偏低,故切削力大,切削溫度高,刀具磨損快,刀具使用壽命短,斷屑亦稍難。

➣純金屬

常用的純金屬如紫銅、純鋁、純鐵等,其硬度、強度都較低,導熱系數大,對切削加工有利;但其塑性很高,切屑變形大,刀—屑接觸長度大并容易發生冷焊,生成積屑瘤,因此切削力較大,不容易獲得好的已加工表面質量,斷屑困難。此外,它們的線膨脹系數較大,精加工時不易控制工件的加工精度。

高純度紫銅

➣不鏽鋼

不鏽鋼按金相組織分,有鐵素體、馬氏體、奧氏體三種。鐵素體、馬氏體不鏽鋼的成分以鉻為主,切削加工一般不太難。而奧氏體不鏽鋼的成分以鉻、鎳等元素為主,淬火後呈奧氏體組織,切削加工性比較差,主要表現在:

  • 塑性大,加工硬化很嚴重,易生成積屑瘤而使已加工表面質量惡化。加工表面硬化程度及硬化層深度大,常給下道工序帶來困難。且不易斷屑。

  • 導熱系數小,産生的熱量不易傳出,所以切削溫度高。

  • 由于切削溫度高,加工硬化嚴重,加上鋼中有碳化物(TiC等),形成硬質夾雜物,又易與刀具發生冷焊,故刀具磨損快,使用壽命降低。

    奧氏體不鏽鋼

    ➣高溫合金

    高溫合金按其化學成分,有鐵基、鎳基、钴基三種,加工性比不鏽鋼更差。高溫合金中含有許多高熔點合金元素,如鐵、钛、鉻、钴、鎳、釩、鎢、钼等,它們與其他合金元素構成純度高、組織緻密的奧氏體合金。有些元素又與非金屬元素碳、氮、氧等結合成比重小、熔點高的高硬度化合物。還能形成一些具有一定韌性的高硬度的金屬間化合物。同時,有些合金元素進入固溶體,使基體強化。高溫合金經長期時效後,又能從固溶體中析出硬質相,進一步使晶格歪扭,這不僅增大了塑性變形阻力,而且由于硬質顆粒的存在而加劇了刀具的磨損

    02

    直面難加工材料,刀具如何應對挑戰?

    ➣“打鐵自身硬”,更優質材料的應用

    聚晶金剛石(PCD)刀具和立方氮化硼(CBN)刀具也是應對難加工材料的有效途徑,近年來在市場中占有率逐漸提高。PCD刀具被廣泛應用于銑削有色金屬、複合材料、塑料以及極其難加工的超級合金。CBN刀具被用于對淬硬黑色金屬進行連續或斷續切削,以及切削加工焊接金屬和複合金屬。

    PCD銑刀

    ➣為刀具加裝塗層铠甲

    刀具塗層是應對難加工材料最為經濟和最有針對性的技術,花樣繁多的新材料帶來更為複雜的加工需求,同時也在推進着CVD、PVD等塗層技術的持續發展,刀具塗層本身是針對切屑行程過程中産生過高的力和熱對刀具産生不利影響而開發的技術,在不同的加工材料塗層刀具較未塗層刀具可提升2-10倍的使用壽命山高最新的氮化铌塗層應用于Feedmax -MS 鑽頭,除了保持切削刃鋒利,減少積屑瘤,還能在三次修磨後保持出色的性能。

    Feedmax系列鑽頭

    ➣“功法”加持,先進切削技術

    常規的加工溫度都是正常室溫,但是在面對難加工材料的情況下,改變加工的溫度有時候會帶來意想不到的效果。加熱切削法是在工件和刀具的回路中施加低電壓和大電流,是切削區域産生熱量,還有就是等離子體加熱切削,即用等離子弧對靠近刀尖的工件材料進行加熱,使其硬度、強度降低,從而改善了切削條件。

    低溫切削法用液氮(-180 ℃)或液體CO2(-76 ℃)為切削液,可降低切削區溫度,使用該方法主切削力可降低20%切削溫度可降低300 ℃以上,同時積屑瘤消失,提高了已加工表面質量,刀具耐用度可提高2~3倍,在加工高強度鋼、耐磨鑄鐵、不鏽鋼、钛合金時均有效果。

    低溫液氮切削

    利用超聲波刀柄和超聲波刀具實現的超聲波加工,是使刀具以 20-40KHz 的頻率,沿切削方向高速振動的一種特種切削技術。超聲振動切削從微觀上看是一種脈沖切削,在一個振動周期中,刀具的有效切削時間很短,一個振動周期内絕大部分時間裡刀具與工件切屑完全分離,刀具與工件切屑斷續接觸,切削熱量大大減少,是應對脆硬材料較為适合的技術。工件粗糙度、加工精度等均有大幅度提升。

    超聲波刀柄

    2021.3.30-4.2,ITES深圳工業展暨第22屆SIMM深圳機械展将再度在深圳國際會展中心(寶安新館)舉辦。更多國際一線刀具品牌以及國内大廠将攜刀具隆重亮相,并配合磨具磨料、硬質合金、超硬材料、工具磨床的加入,為各行業廠商提供完整的刀具耗材采購和加工解決方案。

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