涂層硬質(zhì)合金刀具切削鐵基高溫合金試驗(yàn)研究.pdf

1、鐵基高溫合金具有塑性大、韌性高、導(dǎo)熱性差、加工硬化嚴(yán)重等特點(diǎn)，在切削過程中表現(xiàn)出切削溫度高、塑性變形大、切削力大、刀具磨損嚴(yán)重等問題，所以其屬于典型的難加工材料。本文采用具有硬度高、耐磨性好的涂層硬質(zhì)合金刀具，從切削力、表面粗糙度、刀具磨損、切屑形態(tài)等方面進(jìn)行了切削鐵基高溫合金GH2132的試驗(yàn)研究。
　　首先，通過切削力正交試驗(yàn)研究了切削用量和刀具工作前角對(duì)切削力的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明:切削力受切削深度的影響最為明顯，趨勢(shì)成比例變

2、化，進(jìn)給量影響次之，切削速度影響最小。主切削力Fz大于進(jìn)給力Fx和切深抗力Fy，進(jìn)給力Fx最小。此外，通過對(duì)比試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)工作前角對(duì)切削力影響很大，負(fù)工作前角加工時(shí)的主切削力和單位切削力均更大，建議切削加工鐵基高溫合金時(shí)采用正工作前角。
　　其次，通過正交試驗(yàn)研究了切削用量對(duì)表面粗糙度的影響，通過直觀和方差分析法進(jìn)行分析可知，對(duì)GH2132車削表面粗糙度的影響方面，進(jìn)給量f影響最為顯著，切削速度v次之，切削深度ap影響不顯著。通過極差

3、分析得到表面粗糙度較好的工藝條件為:切削深度為ap=0.1 mm，進(jìn)給量為f=0.1 mm/r，切削速度為v=66m/min。此外，還通過回歸分析得到了切削力和表面粗糙度的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀?br>　　再次，對(duì)刀具磨損進(jìn)行試驗(yàn)研究。鐵基高溫合金切削加工過程中，切削速度對(duì)刀具壽命影響很大，當(dāng)切削速度增大時(shí)，涂層硬質(zhì)合金刀具磨損加劇，壽命降低。涂層硬質(zhì)合金刀具的前刀面磨損形態(tài)主要為月牙洼和溝槽磨損，部分區(qū)域涂層脫落。切削速度繼續(xù)增大時(shí)，涂層硬質(zhì)合金

4、刀具和陶瓷刀具都出現(xiàn)破損，破損形態(tài)為崩刃和片狀剝落。涂層硬質(zhì)合金刀具磨損原因最主要為粘結(jié)磨損，同時(shí)還伴有機(jī)械磨損、氧化磨損和擴(kuò)散磨損，建議在加工鐵基高溫合金時(shí)，涂層材料要選用化學(xué)穩(wěn)定性更好的涂層。
　　第四，對(duì)切屑宏觀和微觀形態(tài)進(jìn)行分析。研究發(fā)現(xiàn)卷屑槽對(duì)切屑導(dǎo)出影響顯著，進(jìn)而對(duì)改善加工表面質(zhì)量和降低刀具磨損有重要作用。陶瓷刀具在切削過程中，切屑顏色呈現(xiàn)多種變化，表明陶瓷刀具加工中出現(xiàn)很高切削溫度。此外，涂層硬質(zhì)合金刀具切削時(shí)，切削

5、速度對(duì)切屑的微觀形態(tài)有很大影響，切削速度增大到一定時(shí)切屑呈現(xiàn)鋸齒狀，形成的主要原因是絕熱剪切作用。
　　最后，通過對(duì)比試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，涂層硬質(zhì)合金刀具主切削力、切削合力和單位切削力都要明顯小于陶瓷FD22型號(hào)刀片，表現(xiàn)出更好的切削性能。同時(shí)，陶瓷刀具主要以破損為主，出現(xiàn)了崩刃和大面積剝落，致使刀具很快失效，而涂層硬質(zhì)合金刀具的刀具壽命更長(zhǎng)，抗機(jī)械沖擊性能明顯更好，因此本次試驗(yàn)中涂層硬質(zhì)合金刀具比該型號(hào)陶瓷刀片更適合加工鐵基高溫合金。