KC5510涂层刀具钻削GH706磨损机理研究.docx

KC5510涂层刀具钻削GH706磨损机理研究 李晓鹏 刘娜摘 要： 使用KC5510涂层刀具材料对高温合金GH706进行了钻削试验，主要对刀具的磨损机理进行分析。通过国产钻头和进口KC5510涂层刀具进行切削刀具磨损综合定性对比分析，得到切削过程中刀具磨损的分布规律，在钻削加工高温合金时，钻头的横刃应当尽可能减小，也可采用无横刃钻头，钻心处刃口尽可能锋利，钻芯厚度增大提高钻头刚度。关键词： 高温合金；刀具磨损；涂层刀具；钻削1.引言随着我国航空产业的发展，航空材料的需求和重要零部件对加工技术的需求日益增多，特别是一些关键零部件材料的加工瓶颈问题日益凸显，这些因素制约着航空产业的迅速发展和航空战略地位的迅速提升，为此研究难加工材料切削性能对航工工业的发展具有重要的意义。高温合金GH706合金具有优良的耐腐蚀和搞氧化性能，从低温到980摄氏度均具有良好的拉伸性能和疲劳性能，可用于制造航空发动机关键零部件，具有良好的加工性。目前对其研究主要集中于组织行为、力学性能和热变形的研究，对其切削加工过程的研究较少，因此研究GH706在航空零部件加工过程中的切削问题具有一定的研究意义。2.试验部分试验在VMC1000C立式加工中心上进行，在切削过程中用YDZ-II02钻削测力仪，进行轴向钻削力及扭矩进行采集。工件为块料，采用线切割方法进行规方处理并去除热处理氧化皮。钻头采用以色列HANITA整体硬质合金钻头及厦门金鹭整体硬质合金钻头。在本试验研究中使用美国奎克公司的通用切削冷却液。为了适应航空系统内，刀具国产化的要求，试验过程采用具有代表性的进口刀具和国产刀具，并且进口刀具和国产刀具切削性能和性价比进行了比较。钻头采用以色列HANITA整体硬质合金钻头（M152）及厦门金鹭整体硬质合金钻头（NES4-R），直径均为3、6、8、10mm。在本试验研究中使用美国奎克公司的通用切削冷却液。根据高温合金切削加工的实际使用的工艺参数范围，选择高温合金的钻削加工参数方案如表1所示。均匀试验设计方案及刀具磨损试验结果如表2所示。试验进行过程中，每进行一次试验均采用一把新刀具，保证试验结果的正确性。试验进行过程中，如果由于个别刀具质量、刀具及工件的装夹等原因导致出现试验结果的较大偏差时，均要在此次试验进行2次重复试验，以验证试验结果的可靠性。其中钻头磨损量以钻尖处最大磨损量为准。表1 GH706钻削切削用量方案表2 GH706钻头刀具磨损试验规划及试验结果3.结果与分析如图1和图2所示的钻削加工高温合金时，钻头不同部位SEM图像的磨损情况，从图中不难发现，钻头切削刃都产生了崩刃现象，且有涂层剥落现象；而在横刃处也出现了崩刃现象。（a） 进口钻头 （b）国产钻头图1 钻削高温合金时钻头主、副切削刃磨损情况国产和进口钻头EDS成份分析结果如图2至图3所示。涂层刀具涂层成份为TiAlN。图2 国产钻头主、副切削刃磨损部位成分分析图3 进口钻头主、副切削刃磨损部位成分分析由图2可发现点1、2成份均包括O成分，说明钻削加工时产生了氧化作用，同时在1、3点包含Al等元素，各点均包含了较多的Cr、Ni、Mo、Fe等元素为扩散和粘结的高温，由上述分析以看出，粘结、氧化、扩散及涂层剥落是国产涂层刀具的主要磨损机理。进口钻头与国产钻头的磨损机理基本一致。4.结论在正常加工工艺参数和加工时间范围内，国产整体钻头与进口整体钻头在刀具耐用度方面有些区别；进口整体钻头性能略显全面，更加适合长时间加工需求；从性价比分析，国产整体钻头具有明显优势。高温合金上钻孔扭矩、轴向力很大；切屑易粘结于钻头上，切屑不易折断，排屑困难；加工硬化严重，钻头易磨损，。在钻削加工高温合金时，钻头的横刃应当尽可能减小，也可采用无横刃钻头，钻心处刃口尽可能锋利，钻芯厚度增大提高钻头刚度。参考文献1 萧胜磊. 镍基高温合金GH706高速铣削机理研究D. 哈尔滨理工大学， 2014.2 计伟， 刘献礼， 范梦超等. PCBN刀具切削GH706磨损特征研究J. 摩擦学学报， 2015， 35（1）：37-44.3 刘战强， 艾兴. 高速切削刀具磨损表面形态研究J. 摩擦学学报， 2002， 22（6）：468-471.4 Zhang X， Shivpuri R， Srivastava A K. Stress Triaxiality in Chip Segmentation During High Speed Machining of Titanium AlloyC/ ASME 2014 International Manufacturing Science and Engineering Conference Collocated with the Jsme 2014 International Conference on Materials and Processing and the， North American Manufacturing Research Conference. 2014：V002T02A033.5 Yang Y H， Liu D， Peng J B， et al. Study on Hot Deformation Behavior of Cast-and-Homogenized Superalloy GH706J. Materials Science Forum， 2015， 816：648-654.6 周文超， 楊吟飞， 李亮，等. GH706高温合金削力试验研究J. 工具技术， 2014， 48（8）.科学与财富2017年36期科学与财富的其它文章如何控制高层建筑地基基础施工质量浅谈水利事业单位资产管理工作浅谈如何新时期做好基层党建工作的研究房屋建筑地基基础施工技术及应用无损检测技术在建筑工程检测中的应用分析房屋建筑施工中混凝土裂缝的预防 -全文完-