那些不熟悉高鎳材料特性的加工廠挠氛，在開始與這種合金打交道時，往往以沮喪告終跋理。他們遇到的問題是刀具壽命短蒸殿、成本高筷厘、表面光潔度差。

　　由于鎳基超合金具有很高的強(qiáng)度宏所、防腐性及耐高溫性能土汽，因此在許多航空和化學(xué)處理應(yīng)用場合很受人們青睞。加工這種材料的工廠必須意識到穴示，這種材料中提供優(yōu)點的那些冶金性能反過來也使它們很難加工——當(dāng)然不是不可能加工奥挑。本文介紹一些應(yīng)對鎳合金此類切削特質(zhì)的方法和技巧。

　　加工硬化：罪魁禍?zhǔn)状蟛糠旨庸や摶蜩T鐵的加工廠都習(xí)慣采用高速爽步，約1000英尺/分鐘進(jìn)行加工声锤。在這么高的速度下，加工產(chǎn)生的熱會軟化切屑沪峰，因此刀具切削刃上的壓力不會很高衙文。但是，在切削鎳基超合金時嘀拂，情況不同浆菇，因為這種材料在高溫下不會明顯軟化。這一點正是這種材料可以在高溫下表現(xiàn)良好性能的緣故袱蔓，諸如在噴氣發(fā)動機(jī)熱端竣伍。但是，由于這種材料不會因為切屑形成時產(chǎn)生高溫而發(fā)生軟化，因此在切削刃上會形成很高的壓力页畦。這樣就可能引起刀刃因碎裂或變形而損壞胖替。由于在形成切屑過程中，更強(qiáng)的材料產(chǎn)生更多的熱且導(dǎo)熱性較低豫缨，因此形成高切削溫度独令。

　　Seco Tools（山高）的車削產(chǎn)品經(jīng)理Don Graham對于成功加工鎳基合金有下面一些建議。他說：“為了在切削超合金時降低溫度和壓力州胳，切削速度通常要保持在200～250 英尺/分鐘记焊。超合金價格昂貴逸月，一個噴氣發(fā)動機(jī)或殼體的價格相對于100,000美元栓撞。因此，對于這種材料的加工碗硬，各個加工廠都很小心瓤湘，這也是保持低切削速度的另一個原因《魑玻”

　　鉻鎳鐵合金718弛说，一種高溫合金，其中含約53%的鎳翰意，是最常用的鎳基材料舷到。噴氣發(fā)動機(jī)的熱端有一半以上采用這種材料。另外許多獨特的鎳基材料集蛛，諸如沃斯帕洛伊合金夹卒、蒙乃爾合金、赫史特合金和Rene 95或Rene 88等在許多場合應(yīng)用挟酗，并且比鉻鎳鐵合金718還難加工秆刑。

　　這些鎳基材料在加工時極易發(fā)生加工硬化，或時效硬化虏斤。例如唧谊，在加工第一刀后，起始硬度只有34 HRc的鉻鎳鐵合金718工件在其表面幾千分之一處硬度可能高達(dá)45 HRc脊距。該硬化的表面層會導(dǎo)致在切削刃上產(chǎn)生所謂的切深線缺口露惑。加工硬化還使得很難保持精度公差及零件表面的冶金完整性。被損壞的零件表面反過來會降低疲勞強(qiáng)度种诫，這也是在加工超合金時保持刀片切削刃處于良好狀態(tài)顯得如此重要的原因之一钢老。

　　隨著因時效硬化而形成第二相粒子，合金變得不僅強(qiáng)度更高唧取，同時耐磨性加大铅鲤，從而更難加工。因此，最好在其較軟的狀態(tài)下加工這些合金邢享。一般地鹏往，最好在接近精加工尺寸、剛鑄造完骇塘、并經(jīng)溶液處理過的狀態(tài)下加工零件伊履。在時效硬化后，只進(jìn)行最終精加工操作款违，保證所需要的表面粗糙度唐瀑，同時減少因高溫產(chǎn)生變形的風(fēng)險。

　　刀尖通常用陶瓷刀具進(jìn)行粗車插爹，因為這種刀具切削速度高——最高能達(dá)到800英尺/分鐘哄辣。通常它們還帶有一個用于增強(qiáng)強(qiáng)度、經(jīng)過倒角處理的切削刃赠尾；這種比較鈍的切削刃會加工硬化材料力穗，因此限制了它們在粗加工中的應(yīng)用。由于陶瓷比較脆次翩，因此在開始和退出切削時最好用一半的進(jìn)給速度褪鸳，以免損壞刀具。

　　但是鹿吴，陶瓷刀具很不適合粗加工表面非常粗糙的工件揣响，諸如帶有參差不齊、粗糙表面的非圓鑄件干策，加工時就可能使陶瓷刀具碎裂儿猪。在這些情況中，不帶涂層的C2硬質(zhì)合金（6%鈷拒徐、94%碳化鎢）是最佳選擇硅盹，或者采用帶TiAlN涂層的C2硬質(zhì)合金在某些場合也非常好。

　　由于這是一種間歇性的切削過程莽每，因此采用陶瓷刀具進(jìn)行粗銑最好在干式狀態(tài)下進(jìn)行又竞，否則，推薦采用冷卻液辖备。

　　Sandvik Coromant（山特維克可樂滿）的航空業(yè)專家Sean Holt認(rèn)為咸唇，刀片涂層的選擇與具體應(yīng)用場合有關(guān)。某些刀具廠家在圓刀片或45度接近角刀片上采用CVD涂層拷泽，因為這是一種比PVD涂層具有更好高溫性能的厚涂層疫鹊。但是，PVD涂層刀片可以更好地防止缺口形成司致。

　　對于半精加工或精加工拆吆，帶有通過物理氣相沉積（PVD）工藝涂敷的薄TiAlN涂層的硬質(zhì)合金通常是受人們青睞的刀具聋迎。PVD涂層較薄，且光滑枣耀，它們在硬質(zhì)合金上留下的剩余應(yīng)力非常小霉晕，這樣就可以阻止刀具碎裂和產(chǎn)生缺口。與CVD涂層相比捞奕，PVD涂層更接近刀具尖刃的輪廓牺堰，因此PVD涂層刀片的刀尖“天生”就比CVD涂層刀刃要堅韌。

　　細(xì)粒度硬質(zhì)合金具有較高的硬度和耐磨性颅围，同時還維持較高的韌性伟葫。某些廠家還在藍(lán)色TiAlN上涂敷上一薄層金色TiN面層，用于幫助操作員識別出已經(jīng)用過的刀片角院促。

　　最好采用前傾角為正角的刀片加工鎳合金酒旷，因為這是一種自由切削幾何結(jié)構(gòu)，可以將切屑從工件上高效地剪切掉椅砸，以降低發(fā)熱和表面加工硬化送县，同時正前角還可以減少切削瘤的形成。

　　Graham說 ：“我們建議在半精加工和精加工過程中采用前角至少為正7-11度的刀片嫡服。對于那些切削量比較大的粗加工，采用中性或前角為0度的刀具迁耘“橹瘢”

　　表面粗糙度無缺陷非常重要，因為表面缺陷可能成為裂紋的發(fā)源地粤未。要采用尖刀报叁，因為鈍刀可能損壞工件表面。此外缚袒，最好不要在精加工過程中對刀片分度付找，以免在引入新切削刃的地方在工件表面上留下機(jī)械誤差或“痕跡”。

　　冷卻液問題

　　在切削鎳基材料時绢贵，采用高壓艰争、通孔冷卻液很關(guān)鍵。用冷卻液直接噴射到切削刃上可以延長刀具壽命和/或提高切削速度桂对。Holt說：“在切削刃上直接噴射1000磅/平方英寸的高壓冷卻液甩卓，切削速度可以快20%，且刀具壽命與溢流冷卻液的一樣蕉斜，或者在采用直接冷卻液射流時逾柿，可以在速度相同的情況下保證刀具壽命增加50%≌耍”

　　山高已經(jīng)開發(fā)了高壓‘射流’刀具技術(shù)机错，其中可以將冷卻液直接噴射到切削刃/切屑接合面上，從而可以以高達(dá)300英尺/分鐘的速度切割鎳鉻鐵合金718。冷卻液可以保護(hù)刀片的硬度和耐磨性弱匪√沟校‘射流’冷卻液幫助切屑從刀具表面彎曲離開，并對切屑進(jìn)行冷卻痢法，使它更易斷裂狱窘。此外，還針對‘射流’冷卻特別開發(fā)了新型刀片财搁。

　　除了速度更高以外愈饲，采用‘射流’冷卻還形成了較小、只有1/8英寸的切屑蝉丧。Graham說：“我們已經(jīng)開發(fā)了幾何造型復(fù)雜的切屑破碎結(jié)構(gòu)碴纺，可以很好地用于其他材料，但是它們不如帶有切屑槽幾何結(jié)構(gòu)就留、設(shè)計用于‘射流’技術(shù)仇习、用于加工鎳基超合金切屑的刀片那么好用。這樣切屑處理成本大大降低拭奖，因為我們估計梆载，切屑漏斗容納‘射流’形成的緊湊切屑量將是傳統(tǒng)、夾有大量空氣的繩狀長切屑的4-10倍萧状∧焖ⅲ”

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