蠕墨铸铁铣削加工的试验研究

本文研究蠕墨铸铁铣削加工的工艺技术,分析了切削参数对切屑形貌特征的影响规律,建立了基于切削参数的铣削力、粗糙度的线性回归经验公式,对比分析了铣削加工蠕墨铸铁(RU380)、灰口铸铁(HT300)、球墨铸铁(QT500)刀具的失效形式和失效机理,并给出了铣削加工蠕墨铸铁的推荐切削条件。结果表明:蠕墨铸铁铣削加工的切屑为较规则的螺旋管状,切屑颜色接近被加工材料初始色,且几乎不随切削参数变化而改变;高的切削速度和小的进给量能有效改善切屑背面褶皱和层积现象;切削深度对铣削力的影响最为显著,进给量的变化对粗糙度的影响相对明显,采用常规切削参数均能获得良好的粗糙度;蠕墨铸铁铣削刀具的失效机理为粘结磨损、氧化磨损和扩散磨损,并在其相互影响下导致刀具磨损失效,基本未出现崩缺等异常现象;水冷条件下铣削蠕墨铸铁,刀具寿命较低,且失效形式为崩缺失效,不利于安全生产及发挥刀具性能。     

切削加工蠕墨铸铁（CGI）的挑战

蠕墨铸铁（CGI）在柴油机和赛车发动机零件上的应用正日益增多。为了有效切削加工这种极具挑战性的材料，刀具的选择至关重要。     

硬质合金刀具高速干铣削Ti6Al4V刀具寿命研究及切削参数优化

Ti6Al4V是典型的难加工材料,切削效率低,刀具磨损严重。文章对硬质合金刀具在高速范围内干铣削Ti6Al4V进行了正交试验,获得了干切削状态下铣削刀具寿命的经验公式,并利用扫描电镜（SEM）和能谱分析（EDS）研究了铣削刀具的磨损形态和磨损机理,粘结、扩散及氧化是硬质合金刀具的主要磨损机理。最后,利用等寿命-效率响应曲面法,对硬质合金刀具在干切削状态下铣削Ti6Al4V的切削参数进行了优化,在效率不变的情况下,适当降低切削速度,增大切削深度,可以提高刀具寿命。试验刀具的切削参数优化结果为：切削速度40—60m／min、轴向切削深度0．5—1mm、径向切深7—10mm、进给量0．07—0．1mm／r,在建议切削参数下刀具寿命约在30—50min。     

h-BN对蠕墨铸铁表面激光改性区切削性能的影响北大核心

为了研究添加h-BN粉末对改性层切削性能的影响,以改善切削刀具的磨破损问题。通过激光改性在蠕墨铸铁基体上制备了含h-BN改性层,研究了改性区显微组织的变化,在不同切削速度下对改性层进行铣削实验,研究h-BN对切削力、已加工表面粗糙度以及刀具磨损的影响。实验结果表明,改性层的显微组织主要由柱状结构和树状结构组成。在相同切削速度下,切削含h-BN样品的主切削力及已加工表面粗糙度均低于无h-BN样品。刀具失效机理分析表明,崩刃、剥落和氧化磨损是刀具前刀面的主要磨损机制,h-BN的添加并未改变切削刀具的磨损机制,但可有效降低刀具磨破损程度。     

PCBN刀具干湿切削加工淬硬钢时的磨损对比

本文研究了在一定切削参数下干、湿式切削加工淬硬钢时四种PCBN刀具的刀具寿命、磨损形式和磨损机理。通过扫描电子显微镜观察不同切削行程下刀尖形貌和刀具后刀面磨损量,并对刀具前后刀面进行能谱分析。结果表明湿式切削时的后刀面磨损量小于干式切削,说明刀具湿切比干切时具有较好的性能;PCBN刀具的磨损形式有前刀面磨损、后刀面磨损,其中前刀面磨损的表现形式为月牙洼磨损,磨损机理为机械磨损、氧化磨损和黏结剂磨损,而后刀面磨损机理有机械磨损、氧化磨损、黏结剂磨损和扩散磨损等;同时还发现CBN含量下降,刀具的后刀面磨损量也有下降趋势,即刀具的切削寿命有延长趋势。     

铸铁冶金学的技术进展

绪言:铸铁冶金学近三十年来取得了巨大进步。在1948年以前,铸铁材料的种类包括灰口铸铁、可锻铸铁和白口铁,但是铸铁这个词通常是指灰口铸铁。目前,除了灰口铸铁以外,还有球铁、紧密石墨铸铁以及它们的分支。这些铸铁材料的性能和应用范围宽广,合金化和工艺的结合使它们的性能能够满足工业中的要求以及强度、塑性、磨损抗力、切削加工性、疲劳寿命、热稳定性和成本方面难得的结合。     

CVD金刚石涂层刀具在石材铣削中的磨损特性研究

为了揭示CVD金刚石薄膜涂层刀具在硬脆材料切削中的刀具切削性能与磨损机理,利用不同沉积参数下的金刚石涂层刀具对天然石材进行了高效铣削实验。针对金刚石涂层刀具和未涂层硬质合金刀具的磨损周期和切削性能,分析刀具切削力和工件表面粗糙度随后刀面磨损面积的变化规律,总结刀具磨损机理。实验结果表明:金刚石涂层刀具切削寿命高于未涂层硬质合金刀具;金刚石刀具的磨损周期可以分为初始磨损区、稳定磨损区和加剧磨损区3个阶段,其中甲烷浓度为1%的金刚石涂层刀具寿命较长,切削性能稳定;金刚石涂层刀具的磨损机理主要包括裂纹作用下的涂层剥落、涂层内部晶间断裂和粘结磨损,其中裂纹作用下的膜-基涂层剥落磨损为刀具失效的主要磨损机制。     

聚晶金刚石复合片的磨损规律

通过观察切削花岗岩过程中聚晶金刚石复合片（ＰＤＣ）刀具的磨损过程和磨损形貌，研究ＰＤＣ刀具的磨损规律。研究结果表明：切削花岗岩时，受切削力及其冲击的作用，ＰＤＣ刀具产生近乎平行岩石表面的磨损形式，磨损机理为机械作用引起聚晶金刚石层微观裂纹产生并扩展而导致的金刚石颗粒的微观破碎。     

金属陶瓷刀具切削铸铁的磨损机理研究

利用真空烧结工艺制备了纳米复合Ti(C,N)基金属陶瓷刀片。进行铸铁的单因素切削试验,并利用SEM、EPMA对金属陶瓷刀具的磨损失效机理进行了详细的研究。结果表明:纳米复合Ti(C,N)基金属陶瓷刀片只适宜小切削用量下铸铁的切削加工,切削铸铁时主要以磨损的形式失效,其主要的磨损失效机理是冲击磨损和崩碎切屑的研磨。     

高速切削中金刚石涂层Si3N4刀具磨损与切削力分析

利用热丝化学气相沉积(HFCVD)法在Si3N4刀具上涂覆一层金刚石薄膜,用以对灰口铸铁进行加工.切削试验的主要参数:切削速率为500m/min、700m/min和900m/min,刀具进给量0.1mm/r、0.25mm/r和0.4mm/r,切削深度保持恒定为1mm.为了评估切削过程中的刀具性能,着重对刀具切削力进行分析,证实了切削力随着进给量的增加而显著增大.金刚石薄膜的存在使切削过程保持稳定,同时在刀具上观察到来自工件的铁和锰元素的黏附现象.切削试验是在配有三轴测力仪的数控机床上进行的,由国产软件采集并记录测试结果.通过配有X射线能谱仪的扫描电子显微镜分析刀具磨损并利用轮廓仪进行刀具表面分析.     

不同弧电流对AlCrBN涂层结构和性能的影响

目的 提高涂层刀具在高速工况下的切削寿命。方法 利用电弧离子镀技术在高速钢试样块和刀具表面制备不同弧电流（60、80、100 A）的AlCrBN涂层。采用扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、轮廓仪、洛氏压痕仪、划痕仪、显微硬度计、球盘摩擦磨损试验仪和切削试验对涂层的微观结构和性能进行研究分析。结果 AlCrBN涂层的物相成分为固溶的fcc-(Cr,Al)N相以及少量的CrB2和fcc-BN相。随着AlCrB靶弧电流由60 A增至100 A,表面粗糙度Sq值由197 nm增至208 nm,Sa值由107 nm增至113 nm;显微硬度由3574HK0.05先增至3890HK0.05,再降至3209HK0.05;结合强度Lc2由57 N增至63 N,再降至55 N,均呈现先增后减的趋势。不同弧电流制备的AlCrBN涂层的磨损率依次为0.69×10-15、0.38×10-15、0.84× 10-15 m3/(N?m),涂层的磨损机理均为磨粒磨损、粘着磨损和氧化磨损。切削结果显示,AlCrBN涂层刀具在切削速度VC为60 m/min和191 m/min条件下的切削寿命均高于AlCrN涂层刀具,且80 A条件下制备的AlCrBN涂层刀具切削寿命均最长,分别为9 m和6 m。切削速度60 m/min条件下的磨损机理：初期为磨粒磨损,中期为磨粒磨损和粘着磨损,后期为粘着磨损。切削速度191 m/min条件下的磨损机理：初期和中期为磨粒磨损和粘着磨损,后期为粘着磨损。结论 AlCrBN涂层刀具与AlCrN涂层刀具相比,切削性能更加优越,并且80 A条件下制备的AlCrBN涂层的综合性能最优。     

PCD和CVD金刚石刀具切削性能对比及失效机理初探

通过切削实验,观察切削前后刀具的表面和刃口形貌、金刚石刀片组成成分、以及被加工工件表面粗糙度,比较两种刀具的切削性能,探讨其失效机理。结果表明:在同等条件下,CVD金刚石刀具的切削性能要明显优于PCD刀具。在车削过程中,PCD刀具的失效机理主要是结合剂与被加工材料中化学成分发生化学反应使结合剂流失,导致刀具结构疏松,从而导致磨粒团脱落。CVD刀具的失效机理为产生变质层磨损。切削过程中随着加工时间的进一步延长,切削区温度不断升高,当达到热化学反应温度时,就会在刀具表面形成变质层,从而带来切削过程中刀具的磨损;同时高温状态下CVD金刚石的晶界疲劳破坏,也可能会造成CVD金刚石刀具的磨损失效。     

固体法制备碳化铌渗层的灰口铸铁的耐磨性能

灰口铸铁由于其成本低廉、减振和切削加工性能良好获得应用。这些突出优点源自游离态石墨的存在和液态金属的良好流动性,后者有利于制作形状复杂的薄壁铸件。适合的渗层能改善灰口铸铁的耐磨性,从而扩大其应用范围。高硬度的碳化铌可以达到这一目的。本文研究用的灰口铸铁试样成分为3.47%C-2.39%Si-0.55%Mn-0.15%Ni-0.65%Cu-Fe(余量),采用Fe-Ni合金、NH_4Cl和Al_2O_3的粉末混合物进行热反应扩散渗铌,温度900℃,时间2 h。碳化铌渗层的硬度可达2 000 HV,微黏着磨损和微磨粒磨损试验证明,固体渗铌处理可显著提高灰口铸铁的耐磨性。     

PCD刀具高速干式切削铜合金的磨损研究

使用PCD刀具对锡青铜合金材料进行高速干式切削试验,分别采用扫描电镜（SEM）、X射线能谱仪（EDS）对刀具的磨损形貌进行观察和磨损区域化学成分进行分析,并以此研究了PCD刀具的磨损机理。结果表明:在高速干式切削条件下,PCD刀具主要表现为前刀面的片状剥落和后刀面的轻微破损;同时还伴随着机械应力和热应力冲击下的脆性破损,出现崩刃、切削刃整体断裂以及前后刀面的大面积剥落。刀具磨损的主要原因是高温作用下的氧化磨损和扩散磨损。      

新型微坑车刀切削304不锈钢降温机理分析研究

切削304不锈钢时,刀具温度高达750℃,高温集中在刀具切削刃近域,这加速了刀具的磨损,缩短了刀具的寿命。为了减小该区域的摩擦状况,降低该区域切削过程的温度,在刀具切削刃近域进行微坑结构设计。应用微坑车刀和原车刀切削304不锈钢,经仿真分析和切削实验,发现微坑车刀较原车刀,切削力降低,切削温度降低。通过切削力学模型分析、刀屑摩擦模型的研究和刀具磨损的对比,得出微坑车刀切削温度降低的形成机理。     

PCBN刀具干湿切削淬硬钢表面完整性研究

本文以采用PCBN刀具切削淬硬轴承钢GCr15为试验，对干、湿切削两种润滑条件下，工件表面粗糙度及表面白层（一种在加工表面形成的晶相组织发生变化的结构）进行了对比研究。实验结果表明：干、湿切削都可获得较好的表面粗糙度，湿切削表面粗糙度Ra稍低；湿切削没有发现明显的白层产生，干切削白层生成较早，且白层与黑层的厚度随着刀具磨损的增加而逐渐增加。     

PcBN刀具连续车削淬硬钢性能的研究

为了研究PcBN刀具在干式连续车削条件下刀具的性能,选用两种不同的PcBN刀具,在不同切削速度及不同工件硬度条件下,对淬硬钢进行车削试验。在此基础上,对刀具前、后刀面的显微形貌特征进行了观察,分析了刀具的失效机理。结果表明:切削速度对刀具的切削寿命影响很大,随着切削速度的增加刀具寿命几乎线性下降。硬度也是影响刀具切削寿命的重要因素之一,当v190 m/m in时,刀具切削硬度为(64±1)HRC工件的寿命比相同条件下切削硬度为(61±1)HRC工件的寿命下降约40%~60%。刀尖温度随着切削速度的增加不多,切屑温度要比刀尖温度高出许多。在本试验中,刀具的失效判据为崩刃或后刀面平均磨损超过0.3 mm。     

Ti6Al4V车削刀具磨损及切削力研究

Ti6Al4V是典型的难加工材料，切削效率低、刀具磨损严重严重，因此提高Ti6Al4V的加工效率和刀具寿命是急需解决的问题。作者对硬质合金刀具加工Ti6Al4V的切削力和磨损特性进行了实验研究。对三种不同刀具在干切削状态下车削Ti6Al4V切削力进行了试验，分析了切削力与切削速度、切削路程的关系，同时讨论了主偏角对TC4车削稳定性的影响。最后，对刀具的的磨损形态和磨损机理进行了研究。粘结、扩散、氧化是硬质合金刀具的主要磨损机理。     

刀具磨损及应对之策

刀具磨损是切削加工中最基本的命题之一。定义和了解刀具磨损,可以帮助刀具制造商和用户延长刀具寿命。此外,当今的刀具涂层技术（包括采用新的合金元素）提供了进一步延长刀具寿命的有效手段,同时可以显著提高生产率。     

PCBN刀具断续车削淬硬钢的试验研究

为了探索PCBN刀具在断续切削条件下刀具的破损规律,选用两种不同的PCBN刀具,在不同强度的断续方式及不同的切削速度下,对淬硬钢进行车削试验研究。根据试验条件,观察了刀具前、后刀面的磨损及破损情况,分析了刀具的失效机理,比较了刀具的切削寿命。结果表明：断续强度严重影响PCBN刀具的使用寿命,断续强度越高,刀具寿命越低;在相同强度的断续条件下,切削速度影响刀具的使用寿命,切削速度越高,刀具的寿命越低;本实验所用的断续条件下,刀具的失效判据为崩刃。