镍硅合金细长轴车削技术研究

1. 简介

高温合金也称为耐热合金或热强合金。 它是一种以铁、镍、钴、钛等为基的复合多组分合金，可在600~1000℃的高温氧化环境和气体腐蚀条件下工作。 而且在一定的应力下可以长时间工作，具有优良的热强度、热稳定性和热疲劳性能。

但高温合金是典型的难切削材料，硬度大于250HBS，强度σb>0.98GPa，伸长率δ>30%，冲击值ak>9.8×105J/m2，导热系数k<41.9W/ (m2℃) , 耐高温直接增加了加工难度。 在加工过程中，在大切削力和高温的共同作用下，刀具产生碎片或变形，进而断裂； 此外，这类合金会很快产生加工硬化现象，工件在加工过程中会产生。 刀具表面淬硬会使刀具切削刃产生切深间隙，对工件造成不良应力，破坏被加工零件的几何精度。

二、现状分析

国外学者对高温合金的切削进行了大量研究。 1939年，英国蒙德镍公司（国际镍公司）首先研制出镍基合金Nimonic 75，随后Nimonic 80成功应用于涡轮喷气发动机的叶片材料，形成了Nimonic镍基合金系列。 1940 年初，美国研制出哈氏合金 B 镍基合金，用于 GE 的 Bellp-59 喷气发动机。 1950年，美国PW公司、GE公司和特种金属公司分别开发了Waspalloy、M-252和Udmit 500合金，并在此基础上形成了Inconel、Mar-M和Udmit牌号，广泛用于涡轮叶片。 . 1940年至1950年中期调整合金成分。 1950年：真空熔炼技术的出现，使Mar-M200、In 100等一大批高性能铸造高温合金得以发展。1960年后，定向凝固、单晶合金、 粉末冶金、机械合金化和陶瓷过滤等温 锻造 已成为高温合金发展的主要动力。 同样，国内学者也做了大量研究。 1956年至1957年，GH3030、GH4033、GH34、K412合金试制成功，用于WP-5发动机； 1960年先后试制出GH4037、GH3039、GH3044、GH4049、GH3128、K417等合金。 开发成功； 还先后研制出一批用于各种火箭发动机的高温合金； 与此同时，高温合金开始在民用工业部门推广应用，如柴油涡轮增压器、地面燃气轮机等，一批耐高温合金陆续研制成功。 耐磨和耐腐蚀的高温合金； 1970年，高温合金的试制和研究初具规模。 通过对以苏联高温合金为主的合金及其工艺质量的模仿、消化和开发，已达到或超过苏联标准和实际水平。 发动机所需的所有材料均来自中国。

目前，公司的 连接器 并且继电器没有高温合金外壳。 苏州华坦供应哈里伯顿，经常加工高温合金。 贵阳产品事业部负责高温合金加工过程中的切削参数、刀具材料与角度、冷却与润滑、材料等。 对性能的系统研究不足，迫切需要对高温合金加工进行系统研究，为高性能的大规模生产奠定基础。 连接器 在将来。 因此，迫切需要开展高温合金加工技术的研究，以满足车间的实际生产需要。

3、零件结构分析

细长的针身部位 轴 在高温下需要较高的机械强度和较强的抗蠕变性。 针体总长32mm，直径分别为φ1.2mm、φ1.5mm、φ1.58mm，属于细长型 轴 部分。 ,在加工过程中容易变形，需要控制变形量才能满足生产要求。

4. 工具选择

由于镍硅合金的加工要求硬度高、质地致密、传热效果好、高温活性强，特别是在600℃时会与氧、氮形成固溶体。 加工镍硅合金时，表面硬度会显着增加。 有很强的磨蚀作用。 由于涂层刀具的耐磨性和耐高温性，在加工此类高温合金零件时应尽可能使用涂层刀具。

涂层硬质合金刀具几乎适用于各种难加工材料的切削，但涂层（单涂层和复合涂层）的性能差异很大。 因此，应根据不同的加工对象刀具材料选择合适的涂层。 金刚石涂层硬质合金和DLC（类金刚石碳）涂层硬质合金进一步扩大了涂层刀具的应用范围，在实际加工需要之外盲目选择新材料刀片，这也可能会增加加工成本和使用新材料时插入刀片，如果切削速度和进给速度不正确，也会影响工件的质量和刀具的使用寿命。 因此，在为难加工材料选择切削刀片时，要正确评价加工的经济性，综合考虑整个加工过程。

本文在刀具选择分析的基础上，选用京瓷专用镍合金加工刀片和山特维克专用镍合金刀片进行加工实验。 刀具性能见表1。

5、切削液分析

切削液可以是水基切削液，传热快，流动性好。 不能使用含氯切削液。 在加工过程中不能与铝、锌及其合金、铜和锡混合。 如果切削液中含有氯，在切削过程中会在高温下分解放出氢，被镍吸收后会引起表皮脆化，也可能引起镍合金的高温应力腐蚀开裂。

车间切削液主要采用福斯牌号，型号ECOCOOL EM5为乳白色水溶性切削液，其化学成分见表2。从表2可以看出，该切削液为水性，主要成分为矿物油，不含氯，满足加工镍合金的要求。 这种切削液可以满足镍的要求 合金加工.

6.Gibbscam软件编程

GibbsCAM是一款用于零件cnc加工的CAM软件，尤其是车铣加工领域的CAM加工解决方案。 除了车铣之外，它还支持2轴到5轴铣削、车削、联铣多任务加工和线切割。 它最大的特点是界面简洁，易学易用，操作方式非常符合我们的工艺习惯。 2008年2009月进入中国市场，我司于4年XNUMX月购买该软件，主要用于公司数控车削、数控铣削、车铣复合及五轴加工中心。 这类设备有车削、铣削和钻孔。 、镗、拉（槽）等功能，具有X、Y、Z、C、E、A轴。 CAM软件可用于任意多轴联动，实现各种复杂零件的加工。 随着新零件的多样化和复杂化，使用编程软件进行数控编程势在必行。 细长轴部分的刀具路径如图XNUMX所示。

7、车削加工验证分析

由于分切自动车削属于一刀就位车削，切削力大，容易造成零件变形，表面质量差。 需要对每个零件进行检查，及时修改偏差，更改程序参数和刀具补偿。 同时，由于加工设备为纵切自动车，设备不分粗精加工，尺寸精度全部一次加工，因此对刀具性能提出了更高的要求。

切削镍铬镍硅合金时，切削温度高，刀具耐用度低，切削速度对切削温度的影响最大。 一般硬质合金刀具保持在650℃～750℃。 通过多次车削实验，得到如下切削参数：

1）切割速度vc

切削速度对刀具的耐用性影响最大。 最好在刀具磨损最小的情况下设定切削速度。 可根据不同切削材料的硬度和切削深度进行设置。 尽量选择较低的切削速度来加工镍合金。 一般粗铣为20-50m/min，精铣为40-70m/min；

2) 进料量 f

进给速度对刀具的耐用性影响不大。 在保证被加工件表面粗糙度的情况下，可选择较大的进给量。 一般可选择0.003～0.006mm/r，进给量不能太大。 过多会使刀具磨损加快，增加切削力，造成零件变形。 因此，一般不应大于0.006mm/r；

3) 切削深度ap

切削深度对刀具耐用性的影响最小。 一般可以先采用较大的切削深度，这样可以防止刀尖在硬化层切削，也可以增加刀刃的工作长度，有利于散热。 尺寸公差，切割深度等于毛坯减去零件尺寸，不能手动调整。

通过使用京瓷专用镍合金加工刀片和山特维克专用镍合金刀片进行加工验证，零件cnc加工结果如图5、6所示。零件表面效果好，刀具无明显磨损； 山特维克刀片加工的零件粗糙度大，不能满足图纸要求。 因此，外圆刀片采用京瓷刀片。 如果需要固定品牌，则首选京瓷刀片。

8。 总结

针对镍铬镍硅合金触点不具备加工能力的问题，本文从刀具和工艺参数方面入手，进行了大量的工艺试验，找到了适合镍铬合金触点的刀具。镍硅合金加工，优化加工参数，解决问题。 为解决镍铬镍硅合金加工问题，该车间已从无法加工的材料进行加工。 首次具备加工镍铬镍硅合金材料的能力，大大提高了零件的加工质量和cnc加工效率。 合金触点的批量生产奠定了基础。

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