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高锰钢切削加工用刀具选择

文字:[大][中][小] 发布时间:2013-9-17  浏览次数:966

概述  锰含量约为11%18%的钢称高锰钢。常用的铸造高锰钢ZMn13的化学成分为:Mn含量11%14%,c含量1.0%1.4%,Si含量0.3%1.0%,P含量<0.03%,S含量<0.05%。高锰钢是一种耐磨钢,经过水韧处理的高锰钢可以得到较高的塑性和冲击韧性。所谓水韧处理,就是把钢加热到1000℃~1100,保温一段时间,使钢中的碳化物全部溶入奥氏体中,然后迅速冷却,使碳化物来不及从奥氏体中析出,从而保持了单一的均匀的奥氏体组织。经过水韧处理的高锰钢称为高锰奥氏体钢。其力学性能为:σb=980 MPa,σs=392 MPa,HB210,δ=80%,αk=2.94 MJ/m2。高锰钢具有很高的耐磨性,虽然它的硬度只有HB210,但它的屈服点σs较低,只有σb40%,因此具有较高的塑性和韧性。高锰钢在受到外来压力和冲击载荷时,会产生很大的塑性变形或严重的加工硬化现象,钢被剧烈强化,硬度显著提高,可达HB450550,因此有了较高的耐磨性。高锰钢可分为高碳高锰耐磨钢、中碳高锰无磁钢、低碳高锰不锈钢和高锰耐热钢。
高锰钢的切削特点  (1)加工硬化严重:高锰钢在切削过程中,由于塑性变形大,奥氏体组织转变为细晶粒的马氏体组织,从而产生严重的硬化现象。加工前硬度一般为HB200220,加工后表面硬度可达HB450550,硬化层深度0.10.3 mm,其硬化程度和深度要比45号钢高几倍。严重的加工硬化使切削力增大,加剧了刀具磨损,也容易造成刀具崩刃而损坏。 (2)切削温度高:由于切削功率大,产生的热量多,而高锰钢的导热系数比不锈钢还低,只有中碳钢的1/4,所以切削区温度很高。当切削速度Vc<50 m/min,高锰钢的切削温度比45号钢高200℃~250 ,因此,刀具磨损严重,耐用度降低。 (3)断屑困难:高锰钢的韧性是45号钢的8,切削时切屑不易拳曲和折断。 (4)尺寸精度不易控制:高锰钢的线膨胀系数与黄铜差不多,在高的切削温度下,局部产生热变形,尺寸精度不易控制。切削高锰钢时,应先进行粗加工,工件冷却后再进行精加工,以保证工件的尺寸精度。
高锰钢的切削刀具  高锰钢属难加工材料,对刀具材料要求较高。一般来说,要求刀具材料红硬性高、耐磨性好,有较高的强度、韧性和导热系数。切削高锰钢可选用硬质合金、金属陶瓷做刀具材科,也可以用CN25涂层刀片或CBN(立方氮化硼)刀具。
高锰钢的切削用量  高锰钢的切削加工性很差,为了维持一定的刀具耐用度,切削速度应低些。采用硬合金刀具时, Vc=2040 m/min,其中,较低的速度用于粗车,较高的速度用于半精车和精车。采用陶瓷刀具时,可以选用较高的切削速度,一般Vc=5080 m/min(如用Si3N4陶瓷刀具,Vc≤60 m/min)。高锰钢在切削过程中,由于塑性变形和切削力的影响,切削层及表层下一定深度范围内会产生严重的硬化现象。为了使刀尖避开毛坯表层和前一次走刀造成的硬化层,应选择较大的切削深度和进给量。一般粗车时αp =36 mm,f=0.30.8 mm/r;大件粗车时可取αp =610 mm;半精车时αp =13 mmf=0.20.4 mm/r;精车时口。≤1 mmf≤0.2mm/r
高锰钢切削加工实例   工件材质:ZGMn13,表面有夹砂、气孔。    刀具:整体立方氮化硼刀片  切削参数:吃到深ap=2-3.5mm;走刀量Fr=0.25mm/r;线速度v=85m/min  刀具耐用度:3小时/刃口