陶瓷作為一種高效刀具材料,非常適合高速加工和高效加工轩苔。由于可顯著提高切削速度和進給速度,因此可以提高金屬切除率,縮短加工時間,從而可提高切削加工的經濟性,甚至還可減少投資成本咖雀。

目前,氮化硅陶瓷刀具材料已用于鑄鐵的高效加工,并在加工的安全性、穩(wěn)定性和經濟性上均有出色表現(xiàn)旅榨。德國SPK刀具公司開發(fā)的新型SiAlON刀具材料為氮化硅陶瓷刀具材料家族又增加了新成員亮购。

一般的氮化硅刀具材料成分為?-Si3N4,而新開發(fā)的SiAlON刀具材料成分為α-/?-SiAlON,通過對材料金相組織的改進,使細小的碳化物硬顆粒分布在SiAlON晶粒之間,從而提高了SiAlON刀具材料的硬度和抗熱振性能,并使其具有更高的抗氧化能力和更好的化學穩(wěn)定性。

由于α-/?-SiAlON刀具材料具有上述優(yōu)良特性,因此它能適用于很廣的加工領域,包括從粗加工到精加工,從連續(xù)切削到斷續(xù)切削,甚至可用于有劇烈振動的切削加工秃值；它既可用于車削加工,又可用于銑削加工岔爹；它可加工的材料包括灰鑄鐵和球墨鑄鐵。在加工灰鑄鐵時,可應用于各種加工場合哑逾；在加工球墨鑄鐵時,除可用于銑削加工外,現(xiàn)在還可用于車削的斷續(xù)加工旧伺。

銑削加工時,應選用韌性好的α-/?-SiAlON材料,SL808牌號就是專門為此而開發(fā)的,它在加工灰鑄鐵時顯示出很高的加工效率。例如,用MKS90°面銑刀粗銑加工GJL250灰鑄鐵的箱體,切削速度可達1200m/min,每齒進給量為0.275mm(進給速度10000mm/min),銑削寬度在5～12mm之間變化吹复。盡管采用如此高的切削用量,刀具壽命仍能達到50m/刃君祸。

通過加工一個壓縮機殼體,對α-/?-SiAlON與?-Si3N4兩種材料的切削性能進行了比較。首先加工加強筋和平面,在每齒進給量與?-Si3N4相同時,α-/?-SiAlON的SL808可采用更高的切削速度,縮短了每件加工時間轧愧。由于α-/?-SiAlON的耐磨性好,刀具壽命更長,進一步提高了加工的經濟性含滴。與?-Si3N4相比,SL808的切削速度提高了約15%,刀具壽命提高了約63%,所用切削用量為每齒進給量0.20mm,切削速度900m/min,軸向切深5.0mm。

然后比較兩種刀具材料在粗銑法蘭面和螺孔面時的性能顷窒。由于α-/?-SiAlON有更好的耐熱性,切削速度可從500m/min提高到800m/min,進給速度可從約3000mm/min提高到4000mm/min,因此可使加工時間減少20%,同時刀具壽命提高一倍,加工成本降低30%蛙吏。

將α-/?-SiAlON與Al2O3涂層的硬質合金刀具進行比較,也證明前者在各種加工場合的切削性能優(yōu)于后者。例如,銑削曲軸箱的側面時,軸向切深3mm,徑向切深40mm鞋吉；用直徑50mm的α-/?-SiAlON五齒MKS88°銑刀替代原來使用的直徑更大的7齒硬質合金銑刀。由于α-/?-SiAlON具有很好的耐熱性,切削速度達1000m/min,進給速度達3600mm/min,約為原來的3.6倍,因此加工的經濟性大大提高,可降低加工成本約70%励烦。

用一把直徑80mm的MKS90°直角面銑刀加工GJL400鑄鐵制造的軸承座時,在一次裝夾中用圓周銑加工出各直徑尺寸,走刀時的徑向切深40mm,軸向切深10mm谓着。與Al2O3涂層硬質合金刀具相比,進給速度由550mm/min提高到3000mm/min,加工時間由原來的6.8分鐘減少到只需1.25分鐘泼诱。

α-/?-SiAlON材料的開發(fā)被看作是氮化硅陶瓷材料的一個發(fā)展方向,其耐高溫、耐磨損的性能比?-Si3N4有了顯著提高,而韌性卻沒有下降赊锚。以上加工鑄鐵的實例很好地證明了這些優(yōu)點治筒。

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