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难熔金属和纯金属的切削加工上-【新闻】郑州

发布时间:2021-04-20 12:05:11 阅读: 来源:密度板加工厂家

难熔金属和纯金属的切削加工(上)

2.常用难熔金属的力学物理性能有哪些?

工业上常用的高熔点金属统称难熔金属,如钨、钼、钽、铌、锆等。

难熔金属熔点高、密度大,晶体结构稳定,激活能大,切削加工困难。以难熔金属为主,添加其他合金元素构成难熔金属材料。随着科学技术的发展,难熔金属在原子能、宇航、机械、电子、化工、医疗、纺织、轻工等领域得到了越来越广泛的应用。

常用难熔金属中钨的熔点最高,密度最大,而钼的弹性模量最大,达到343 352MPa。常用难熔金属的力学物理性能见表22-2。难熔金属2.常用难熔金属的分类和用途有哪些?常用难熔金属中钨的熔点高,密度大,耐蚀性好,在冶金、电子、化工、核工业中常用来制作耐高温零部件,如电极、高温反应堆包套材料、平衡器件、医用X光管钨靶等。钨可以制成铸锭,也可以制成烧结制品。钨铸锭扒皮后可轧制成棒材或型材,也可以冷拔成丝;钨的烧结制品常做成高密度合金。钼的熔点也很高,密度适中,弹性模量极高,热膨胀系数小,导电、导热性好。钼的结合性好,常用于喷涂钢件表面,以减小磨损,提高使用寿命。钼还可以作为真空喷涂电极、真空蒸发金属、真空炉屏蔽板、发热体及高温构件;钼适于制作要求刚性、硬度高的部件,如镗刀杆、研磨轴等。钼的耐蚀性好,常用来制作在熔融锌或锌蒸气中工作的泵、叶轮轴等。钼及其合金有以下五种:①钼含量大于99.9%的纯钼材料。②钼与钛的合金,如Mo—2.5Ti。③TZM合金。④TZC合金。⑤Mo—32W合金。钽的熔点为2982℃,在常用难熔金属中仅次于钨,密度为26.67 g/cm³。退火状态下,钽具有良好的塑性,高温下也比较稳定,能吸收并保持住气体。钽耐酸,是生物适合性材料。钽在电子、化工、医疗等行业有较广泛的应用。同时,钽也是制作硬质合金不可缺少的材料。在难熔金属中,铌的熔点为2468℃,其强度、硬度低而韧性高,具有良好的冷塑性,切削加工无特殊困难。在钢中加入少量的铌可以提高基体的强度和韧性。铌与碳形成稳定的碳化铌,使晶粒细化,可以提高钢的耐磨性,因此铌常用来制作高性能刀具。锆是钛的同族元素,也是同素异构体。862℃以下呈密排六方晶格,是为α锆;862℃以上呈体心立方晶格,是为β锆。锆的熔点为2852℃,但软化温度低。锆的化学活性很强,可与很多元素形成坚固的化合物。锆对杂质的敏感性很强,在加工过程中吸收氧、氮、氢等气体,会严重影响其强度。当温度高于422℃时,锆与氧、氮、水蒸气会产生强烈反应,因此锆的使用温度应低于522℃,最好在422℃以下使用。当氢包含在锆固溶体内时,即使在液氮温度下,锆仍有很大韧性,适宜在低温领域工作。锆具有引火性,当锆粉颗粒平均尺寸小于22μm时,弥散悬浮于空气中,常常发生自燃或爆炸。3.常用难熔金属的切削加工特点有哪些?各种难熔金属铸锭的氧化层坚强而粗糙,使切削过程中冲击和振动增大,刀具容易崩刃破损。难熔金属的化学活性较大,亲和力较强,在切削过程中易产生刀——屑粘结,加剧刀具磨损。铌、钽材料的粘刀现象尤为严重。钨、钼等难熔金属在室温下呈脆性,其烧结制品在切削时切屑呈粉末状,且硬度很高,刀具磨损严重。切削难熔金属时,应加强安全防护措施,防止高温的切屑崩入眼内或内衣中,造成人身伤害。在切削锆时,应充分使用水溶性切削液,以防止锆粉自燃或爆炸。难熔金属系列——钨合金4.怎样切削加工钨锭与钨棒?纯钨的硬度和强度都很高,钨的铸锭在切削加工时,由于晶粒粗大,易产生掉块而使加工表面粗糙。切削钨锭和钨棒可以使用硬质合金作刀具材料,常用的硬质合金牌号有YG6、YG8、YS2、726等。用硬质合金切削钨锭或钨棒,可选用45º主偏角,荒车时前角与后角应小些,粗车与半精车时前角、后角适当加大。纯钨性极脆,切削时易崩边或剥落,刀具切入切出时,应减小进给量,以防止刀具破损。钨的切削参数推荐值见表22-2。CBN刀具也可以加工纯钨。例如,用DLS—F复合片车削φ22 mm钨棒,在νC=32m/min、f=2.2mm/r、ap=2.2mm;γO=-4º、αO=22º、λO=2º、Κr=92º、rε=2.3mm、倒棱为2.25mm×的条件下,当后刀面磨损2.2mm时,切削路程为224 m。而用YG6X刀片,当νC=9.5m/min、后刀面磨损2.2 mm时,切削路程为57.6m。可见,CBN刀具的切削速度为YG6X硬质合金刀具3倍的条件下,耐用度为其2倍。虽然CBN刀具硬度高,耐磨性好,但脆性较大,强度和韧性差,不适于冲击大的切削加工。用CBN刀具加工纯钨,可选用较高的切削速度,但切削深度和进给量应小些。难熔金属系列——钼板、钼片5.怎样切削加工钨合金?以钴、镍作粘结剂用粉末冶金法烧结成的钨合金密度大,称为高密度合金,也称高比重合金。这类合金可以通过锻造或热处理来提高其致密度和强度。通常钨合金的抗拉强度为σb>982MPa,硬度为>HRC42。钨合金的导热系数比纯钨小,切屑呈颗粒状,刀——屑接触长度短,切削温度很高,容易产生刀瘤和粘结磨损。切削钨合金要求刀具材料导热性好,抗弯强度和韧性较高,红硬性好。推荐选用碳化钨基细晶粒超细晶粒硬质合金,如YDl5、YM252等。切削钨合金时,刀具要求锋利,又要保证刃口强度。刀具几何参数可选用:γO=-8º、αO=8º、Κr=75º、rε=2.5mm。切削用量可选用:νC=38m/min,f=2.24mm/r,ap=2mm。切削时不加切削液。6.怎样改善钨的切削加工性?钨的切削加工性很差,为了提高加工效率和加工质量,可以采取以下方法改善钨的切削加工性:钨坯表面有很硬的氧化层,加工时会使刀具磨损加剧或产生“打刀”现象。因此在加工前,可将钨坯进行喷砂处理,去除表面氧化层,减轻刀具磨损。金属从塑性到脆性的转变温度称为塑脆性转变温度。纯钨的塑脆性转变温度很高,为改善其切削加工性,可用喷灯将工件加热到222℃以上,再进行切削加工。进行渗铜处理,也可改善钨的切削加工性。渗铜后的钝钨车削情况与45号钢相似。钨中加入一些氧化锆,其切削加工性也能得到较大的改善。难熔金属系列——钼坩埚7.怎样切削加工钼及其合金?钼呈银灰色,其化学性质与钨近似。钼本身硬度不高,但钼材硬度高,室温下脆性大,当温度达到352℃~452℃时,塑性明显上升,硬度有所下降。钼的屈强比大,切削加工硬化倾向严重。钼具有极高的弹性模量,切削变形所消耗的功多,切削力大。钼与刀具材料有很强的粘附性,刀具容易产生粘结磨损切削钼及其合金时,应选用有足够强度和韧性、抗粘结、耐磨性好的刀具材料,如YW2、YW2等。切削钼铸锭及烧结棒时可选用强度较高的YG6、YG8、YS2等牌号硬质合金。切削钼及其合金时,要求在保证刀头强度的条件下,尽可能使切削刃锋利。在选择刀具几何参数时,可采用较大前角、小主偏角、负刃倾角。一般可取:γO=25º~22º,αO=22º~22º,Κr=45º,Κ′r=25º,λs=-5º,γO2=-2º~-5º,bγ=2.2~2.3mm。卷屑槽半径Rn=6~8mm,前后面表面粗糙度Ra≤2.4μm。为避免过高的切削温度,以保持一定的刀具耐用度,在切削钼及其合金时,应选用较低的切削速度、较大的切削深度和进给量。参考切削用量为:粗车时:νC=35~75m/min,ap=4~7mm,f=2.2~2.5mm/r;半精车时νC=52~222m/min,ap=2.2~2.4mm,f=2.25~2.4 mm/r。切削钼及其合金应注意充分冷却润滑,可用CC24加22号机油的混合液或MoS2作润滑油,但CC24有毒性和腐蚀作用,使用时应采用防护措施。铌8.铌的性能对切削加工有什么要求?怎样进行切削加工?铌的强度、硬度低而韧性高,具有良好的冷塑性。在切削加工过程中,随着温度升高,吸收氧氮等气体,对铌的性能产生显著影响。因此,切削加工铌的主要问题是防止切削温度过高,要求采用锋利的刀具、较低的切削速度,并浇注大量的切削液。切削铌的刀具材料可采用高速钢或YG8、YW2等硬质合金,但不宜采用含铌的硬质合金作刀具材料。用硬质合金刀具时,刀具的几何参数可选用:γO=22º~25º,αO=22º~25º,Κr=45º,Κ′r=25º,γO2=-5º~2º,bγ=2.2~2.3mm,rε=2.2~2.5mm。卷屑槽半径=4~6mm。精加工时应适当加大前角、主偏角,减小刀尖圆弧半径。切削用量的选择如下:粗加工时νc=45~82m/min,ap=5~8mm,f=2.3~2.5 mm/r;半精加工时νc=62~222m/min,ap≤2mm,f=2.2~2.4mm/r;精加工时νc=72~222m/min,ap=2.2~2.5mm,f=2.2~2.25 mm/r。采用高速钢刀具时,νc≤32m/min,f≤2.3mm/r。钽 板9.钽的性能对切削加工有什么要求?怎样进行切削加工?钽的熔点高、密度大,退火状态下具有良好的塑性,高温时性能也较稳定。退火后的钽材软而韧,切削时会产生严重的粘附现象,引起刀具的粘结磨损。特别是切削速度低于22m/min时,粘刀和撕裂现象更为严重。当切削速度高于42m/min时,撕裂现象大为减轻。切削时要求刀具尽可能锋利,切削速度不可太低。一般采用硬质合金作刀具材料,常用的有YG8、YW2等。采用较大前角和主偏角,刀具几何参数为:γO=35º~45º,αO=5º~8º,Κr=92º,Κ′r=5º,γO2=-2º~2º,bγ=2.2~2.3mm,rε=2.2~2.5mm,前后面表面粗糙度Ra< 2.26~2.32μm,以减少摩擦和粘刀现象。切削用量的选择如下:粗车时νc=32~72m/min,ap=5~8mm,f=2.2~2.4mm/r;精车、半精车时νc=52~82m/min,ap≤2.5mm,f=2.2~2.3mm/r。切削时应使用冷却与润滑作用兼备的切削液,流量要充足。锆锭22.锆的性能对切削加工有什么要求?怎样进行切削加工?锆的熔点较高,但软化温度低,在发生相变的温度下已显著软化。锆在切削时会产生很多与切削钛及其合金相似的特点,易产生加工硬化,刀一屑易粘结,弹性变形大。锆的韧性好,切屑呈带状,微量切削时易引起燃烧。因此,切削锆时应尽量避免微量切削和防止工件变形。刀具要求锋利并尽量降低刀具表面粗糙度值,并磨出卷屑槽,卷屑槽半径6~22mm,以控制切屑拳曲和折断。切削锆及其合金可选用硬质合金或高速钢作刀具材料,常用的硬质合金牌号有YG6、YG8等。车削锆铸锭时,γO=26º~23º,αO=22º~25º,Κr=45º,Κ′r=25º,γO2=-5º~-2º,bγ=2.2~2.5mm,rε=2.2~2.5mm;粗车时νc=92~252m/min,ap=5~8mm,f=2.2~2.5mm/r;半精车时νc=222~222m/min,ap=2~2mm,f=2.3~2.6mm/r。车削锻件时,γO=2º~22º,αO=8º~22º,Κr=45º~75º,Κ′r=25º,γO2=2º~5º,bγ=2.2~2.5mm,rε=2.5~3mm;νc=42~52m/min,ap=3~22mm,f=2.3~2.2mm/r。采用高速钢刀具切削锆及其合金,可适当加大前角,一般取γO=25º~32º切削加工锆及其合金,应大量使用水溶性切削液,以控制切削温度,减少加工过程中的加工硬化、粘结、自燃等现象。锆及其合金的铣、钻、铰、攻丝可参照钛合金加工。纯铜22.纯铜有哪些切削加工特点?纯铜的含铜量一般在99.5%以上,氧含量小于等于2.2%,无氧铜的氧含量更低。纯铜在退火状态下硬度为HB35~45,导热性好,塑性、韧性大,切削加工有以下特点:不易断屑,影响切削的顺利进行和切削用量的提高。切屑易粘结在刀刃上,影响加工表面质量和刀具耐用度。工件表面容易产生水纹状波形,且发出噪声。纯铜线膨胀系数大,在切削温度影响下易产生变形,精加工尺寸和几何精度不易控制。若以45号钢的切削加工性为222%,则纯铜的相对切削加工性为65%。如果在纯铜中含有硫、硒等易切元素,其切削加工性会有较大的改善。

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