怎样切削加工高温合金?

(1)高温合金及其分类高温合金又称耐热合金或热强合金，它是多组元的复杂合金。能在600~1000℃的高温氧化及燃气腐蚀的条件下工作。具有优良的热强性、热稳定性和热疲劳性能。

1)按生产工艺分类。

①变形高温合金。其特点是高温塑性好，能进行锻造等压力加工。常见的牌号有GH2036、GH2132、 GH2135、GH4133、GH4137、GH4039、 GH4019等。

②铸造高温合金。其特点是含有较高的Fe、Ni等元素外，还含有较多的W、Mo、Ti、Al等强化元素及较高的含碳量，热强度高，塑性好，常在铸态下使用。其牌号有K401、K214、 K417等。

2)按基体元素分类。

①铁基高温合金。此类价格低，抗氧化性差。如GH2036、GH2132等。

②铁镍基高温合金。此类合金Ni的质量分数为30% ~45%。如GH2135、K4等。

③镍基高温合金。此类合金Ni的质量分数为45%以上，抗高温性能最好。如GH4037、CH4040、 K401、 K417等。

④钴基高温合金。其特点是高温强度好，能耐1000%以上的高温。如K44、GH25、K10、K214、 K11等。此外还有分别以Mo、Ti、Nb为基体的高温合金。

(2)切削特点高温合金的切削加工性很差，如以45钢的相对切削加工性为1，则高温合金的相对切削加工性只有0.08~0.2，因此它是难切削加工材料中最难切削的材料。

1)切削力大。其单位切削力比切削45钢大2~3倍。

2)加工硬化严重。切削表面和已加工表面层的硬度比基体硬度高达100%以上。

3)切削温度高。由于高温合金的切削力大，热导率很低(3.79~ 17. 17W/(m·K)),传热困难，切削温度可达1000。在相同条件下，车削GH2132时，切削温度高于900℃，而切削45钢只有640℃。

4)刀具磨损严重。由于高温合金中的各种强化相，特别是有许多金属碳化物、氮化物、硼化物以及金属间化合物，尤其是y相构成的硬质点，以及加工硬化现象严重,给刀具带来严重的磨料磨损。在较高温度下，刀具材料中的某些元素(W、 Co、Ti、 Nb)向工件和切屑中扩散加快。周围介质中0、C、H、N等非金属侵人切削界面，容易使刀具产生裂纹，造成刀具崩落而失去切削能力。切削高温合金时，产生十分严重的亲和作用，造成刀具严重的粘结磨损。而且由于加工硬化严重，还会使刀具产生边界和沟纹磨损。

(3)刀具材料应优先选用高钒、高碳和含铝高速钢,如

W6Mo5Cr4V2AI、W2Mo9Cr4VCo8 、W10Mo4Cr4V3Al 、FW12Cr4V5Co5、W12Mo3Cr4V3Co5Si等。硬质合金应选用细晶粒或超细晶粒的硬质合金。如YW4、YS2、YD15、YS8、YG813、YG643等。还可以用陶瓷和PCBN切削最难切削的铸造高温合金，以获好的切削效果。

(4)刀具几何参数高速钢刀具，γ。=15°~25°;硬质合金刀具，γ。=8°~15°，铸造高温合金y。=5°~0°; α。=10° ~15°，Kγ=45°~75°，λ=0°~-3°，Kr' =15°~45°，rg=0.5 ~ 1mm。

(5)切削用量切削高温合金时，选择切削用量的原则是:采用低的切削速度，中等的进给量，较大的切削深度。目的是避免切削温度过高和在硬化层中切削。

高速钢刀具，νe=5~ 12m/min;硬质合金刀具，νe=10~40m/min;陶瓷刀具，νe=40~80m/min; PCBN刀具，νe= 80~120m/min。铸造高温合金取小值。ap和f应大于0.1~0.3mm。

(6)切削液应采用极压乳化液或水溶液。硬质合金和PCBN刀具，应采不含S的极压切削油。

(7)高温合金的钻削应选用高性能高速钢钻头、硬质合金浅孔钻头。钻削铸造高温合金时，应尽量选用硬质合金钻头。不管用什么刀具材料钻头，一要减小横刃，以减小轴向力。二要把钻头的刃带修磨成a'=4°~6°，以防和孔壁摩擦和粘结而使钻头折断。钻头必须锋利，采用低速、大进给钻削，切人和退刀要果断,避免在切削表面停留，以免加剧硬化，给下次切削带来困难。高速钢钻头，νe=3.5 ~8m/min;硬质合金钻头，v。=5~14m/min;铸造高温合金取小值。

(8)高温合金的磨削此材料的磨削比磨削一般材料困难得多,主要表现在砂轮易粘结磨损,磨削时的切深抗力大于主切削力,磨削温度高达1000~1500℃,加工硬化严重。1)磨料。一般选用刚玉类和CBN磨料。粗磨时，采用白刚玉(WA);精磨时用单晶刚玉(SA);内圆磨用镨钕刚玉(NA)。在上述相同条件下，采用CBN砂轮效果更好。

2)粒度。一般采用F46粒度。工件表面粗糙度值要求小时，采用F60~F80粒度。

3)结合剂。一般采用陶瓷结合剂，以利于耐高温。

4)硬度。为K~M。

5)组织。-般为8~ 10组织号。

6)磨削用量。一般νe=15~20m/s,工件速度和工作台速度为νe=15 ~ 30m/min, ap=0.007 ~0.038mm,内、外圆磨纵向进给量fa=B/5 ~ B/10。用CBN砂轮磨削，湿磨时νe=28 ~41m/s, νw =15 ~ 38m/min, ap =0.025~0.05mm。

7)注意的问题。必须浇大量的磨削液，CNB砂轮不能，用水基磨削液，只能用切削油。在磨削余量为0.15mm时，为减小残余应力，砂轮必须锋利，减小切削深度;采用深度大、进给量大的方法修整砂轮，以提高砂轮的耐用度。