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拉刀钝圆半径对高温合金拉削表面质量的影响
作者:庞丽君 段宝 林士龙
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GH761是我国自行研制的涡轮盘用新型高温合金,具有卓越的物理机械性能,但切削加工性较差。在GH761拉削加工中,拉刀磨损直接影响着表面质量。刀具的磨损通常用后刀面磨损值VB表示,在薄切屑低速拉削时,VB值变化极其缓慢。在试验中,60mm长的工件连续拉削240s(相当于拉削五六个涡轮盘榫槽的时间) ,才形成比较均匀的后刀面磨损带, 但此时拉刀却已磨损得不能使用。据观察,此时拉刀钝圆半径 Rn有相当明显的增长,Rn值的变化反映了拉刀磨损的程度, 同时也是影响拉削表面质量的主要因素。

我们用模拟拉削的方式做了工艺试验 (工件材料为GH761; 刀具材料为M42,γ0=15°C,α0=4°C ;拉削速度Vc=3m/min;齿升量Fz=0.015mm;干切削),获得以下结果:

(1) 拉刀磨损和Rn值变化的关系。

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图1 钝圆半径与拉削时间的关系

图1是Rn值随拉削时间变化的情况。Rn值用复印—回归分析法测量。由图可见,拉削中Rn值随拉削时间变化的规律同一般切削后刀面磨损值VB变化规律相似。在拉削速度Vc=3m/min的条件下,当拉削时间超过240s以后,Rn值剧烈增大。刀具磨损后刀刃处的高倍扫描电镜照片见图2。从图中可见,刀刃已明显局部磨圆,某些地方似有剥落的痕迹。因拉削速度低,拉削温度不高(θ<300°C),同时由于GH761合金导热性差, 塑性韧性好, 并含有一些硬度较高的碳化物和金属间化合物颗粒, 所以此时刀具磨损的原因主要是磨料磨损并略带有冷焊磨损。

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图2 刀刃局部磨损形貌

(2)rn值对拉削表面粗糙度的影响

图3是在拉削速度垂直方向上测量的rn值对表面粗糙度Rz的影响关系。从图中可见,rn值大约在12~14μm之间时,Rz值存在一个较小值。在试验范围内Rz值在0.32~0.55μm之间变化。由于本项试验是在低速条件下进行的直角自由切削,且切削刃比试件宽度大,工件表面没有残留面积,在拉削距离很短的范围内没有发现积屑瘤,机床也没有出现爬行现象,所以试件表面粗糙度值较小且情况稳定。

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图3 钝圆半径对表面粗糙度的影响

(3) rn值对拉削表面加工硬化程度的影响

图4是rn对拉削表面硬化程度的影响。由图可见,随着rn值增大,拉削表面硬度值HV和硬化程度N均呈线性增长。当rn值增加至22μm时,表面硬度值已接近HV=500kg/mm2,加工硬化程度高达50%。

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图4 钝圆半径对表面加工硬化的影响

因为拉削属薄屑加工,且由于GH761材料本身的特点,所以随着rn值的增大,对表面金属的挤压作用逐步增强,使金属变形区范围扩大,产生严重的加工硬化现象,对拉削件的性能造成很大损害,所以在拉削过程中必须严格控制rn值。(end)
文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者,请点击此处) (6/18/2010)
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