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选择华菱超硬立方氮化硼刀具BN-K1牌号加工高硬度铸铁效果显著

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  随着制造业的不断发展,具有高硬度、高耐磨性、高耐热性、高化学稳定性的高硬度铸铁的应用日益增多,为解决高硬度铸铁件难加工的问题,各种新型刀具如涂层硬质合金刀具、陶瓷刀具、立方氮化硼刀具等超硬刀具的应用也日趋广泛。但只有选择正确的刀具才能更好的解决高硬度铸铁件难加工的问题。针对高硬度铸铁件难加工问题,我国华菱超硬通过对高硬度铸铁的性能分析,以及大量实践的总结,研发了一款新型超硬刀具BN-K1牌号,有效地解决了高硬度铸铁件难加工的问题,并提高了加工效率。

  我国华菱超硬是一家集超硬刀具设计,生产,技术服务于一体的中国本土刀具品牌企业,其刀具方案可全方位、高效的完成硬材料加工行业领域的各种零部件的车削、铣削等一系列加工。目前被广泛应用于高硬度材料,热处理后的高硬度工件,和其他难切削材料的零件领域。

  以下是华菱超硬刀具工程师根据高硬度铸铁件的种类及在铸铁件行业的加工经验,简单介绍一下立方氮化硼刀具在加工高硬度铸铁件中的应用。

  一、常见的高硬度铸铁件

  高硬度铸铁顾名思义就是在铸铁中加入一定的合金元素可以改变铸铁的铸态或热处理后的组织,从而改变其物理性能和化学性能。目前最常见的高硬度铸铁分别为高铬铸铁、白口铸铁、镍硬铸铁、耐磨铸铁、高镍合金铸铁、高铬合金(耐磨)铸铁等。高铬铸铁适用于轧辊,衬板,工业泵行业等零件;冷硬铸铁用于制造轧辊、车轮等零件;耐磨铸铁主要用于机床导轨、轴承等零件。由于高硬度铸铁件硬度一般在HRC45以上,并且大件铸造的毛坯表面加工余量不匀和气孔、砂眼等铸造缺陷,使加工难度增加,所以选择正确的刀具尤为重要。

  二、加工高硬度铸铁件的刀具选择

  高硬度铸铁属于脆硬材料,表面硬度高,加工此类铸件方式多为车削加工和铣削加工,欲实现对高硬度铸铁进行切削加工,刀具必须具备的条件是硬度高,耐磨性好,抗冲击性好,化学稳定性稳定和传热导率好。现用涂层硬质合金刀具,陶瓷刀具和立方氮化硼刀具进行加工高硬度铸铁件。

  (1)硬质合金刀具:加工高硬度铸铁件时,由于高硬度铸铁件硬度一般在HRC45以上,尤其加工大件时切削时间长,硬质合金刀具不耐磨,换刀频次高,影响加工效率和表面粗糙度,所以硬质合金一般适合加工小批量小工件,如YG8等牌号。

  (2)涂层硬质合金刀具:就是在硬质合金刀片的表面上涂覆耐磨的TiC或TiN、HfN、Al2O3等薄层,形成表面涂层硬质合金。由于表面上涂覆的一层耐磨材料,刀具较耐磨,适合小批量加工,但当大批量加工高硬度铸铁件时,由于切削时间长表面涂层的耐磨材料使用完之后刀具就和硬质合金刀具一样,磨损加剧,导致换刀频次高,影响加工效率和增加刀具费用。

  (3)陶瓷刀具:陶瓷刀具硬度高于硬质合金,耐磨性好,但脆性大,横向断裂强度低,承受冲击载荷能力弱,所以在切削硬度低于HRC55以下和采用小进给量时,陶瓷刀具是较好的选择,但加工高硬度铸铁大件时由于毛坯表面伴随有夹砂、气孔等铸造缺陷,使用陶瓷刀具容易崩刀。

  (4)华菱超硬立方氮化硼刀具BN-K1牌号:我国华菱超硬是专业生产立方氮化硼刀具等超硬材料制品的高新技术企业,在业内最先针对各种高硬度铸铁/铸钢材质进行刀具研发。尤其在间断切削高铬白口铸铁加工领域,引领着世界一流水平。在超硬刀具学术界享有很高声誉。作为超硬刀具国产化先驱,是硬材料加工和高速加工中最知名的刀具品牌。

  立方氮化硼刀具具有较高的硬度,较好的耐磨性,但立方氮化硼刀具有和陶瓷刀具同样的缺点脆性大,但华菱超硬立方氮化硼刀具BN-K1牌号属于非金属粘合剂,专门针对高硬度铸铁件而研发的立方氮化硼刀具,不仅增加了刀具的韧性,并且具有良好的耐磨性和抗冲击性,可实现高速切削。华菱超硬立方氮化硼刀具BN-K1牌号的硬度是硬质合金刀具的四倍,陶瓷刀具的两倍,BN-K1牌号刀具的切削参数比硬质合金刀具高3--5倍的速度切削高硬度铸铁件。

  下面就简单介绍一下华菱超硬立方氮化硼刀具BN-K1牌号加工高硬度铸铁件的案例。

  三、华菱超硬立方氮化硼刀具BN-K1牌号车削加工高硬度铸铁件案例

  (1)立方氮化硼刀具BN-K1牌号加工高铬铸铁的案例

  高铬铸铁是一种高硬度高强度的具有抗磨耐腐性能的高合金白口铸铁,高铬铸铁作为耐磨铸件在不做任何热处理的情况下,硬度一般在hrc45以上,抗拉强度为650--850mpa。但这种材料又硬又脆,切削状态极不平稳,所以很难切削加工。 

  以加工高铬铸铁工业泵零件为例(如上图):

  加工材料:高铬白口铸铁Cr26

  加工零件:耐磨腐蚀工业泵叶轮,泵体等

  材料硬度:60HRC

  刀具牌号:BN-K1

  切削参数:ap=3.5mm, Fr=0.1mm/r, Vc=75m/min

  切削方式:干式切削。

  BN-K1与陶瓷刀片的效果对比如下图:在BN-K1牌号的切削速度是陶瓷刀片一倍,进给量大于陶瓷刀具40%的情况下,BN-K1的单刃寿命是陶瓷刀片的七倍还要多。 

  (2)以BN-K1牌号加工高镍铬合金铸铁轧辊为例:轧辊硬度为HSD80,切削参数:ap=4mm,Fr=1mm/r,Vc=55m/min,加工效果:在BN-K1牌号的进给量是陶瓷刀片的两倍的情况下,单刃寿命是陶瓷刀片的两倍,可对轧辊表面进行荒车,而且其遇到夹砂、铸造硬点不崩刀,不断裂,可见BN-K1牌号的韧性优异。

  四、华菱超硬立方氮化硼刀具BN-K1牌号铣削加工高硬度铸铁案例

  以BN-K1牌号刀片铣削加工高铬铸铁衬板为例,车削参数:粗铣加工vc=55m/min,ap=2.5mm,每齿进给fr=0.25mm/r。测得两端尺寸相同,无退刀和刀片磨损现象。而使用陶瓷刀片铣削需要5——7刀才能完成,并且加工时刀片刃部磨损较快,致使加工抗力增加,产生退刀现象,严重影响了加工表面的质量和加工效率。

  五、总结

  随着机械行业的竞争日益激烈,如何选择正确的刀具材质对工件进行切削,从而提高加工效率获得好的经济效益,成为每个公司的考虑问题,如果我们刀具行业能了解他们各种材料的性能并加以正确选择刀具,完全可以为企业带来不菲收益。

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