在切削加工行業(yè)中,一般將相對(duì)切削加工性等級(jí)在5級(jí)以上的材料稱為難加工材料。難切削材料,科學(xué)地說,就是切削加工性差的材料,即硬度>250HB,強(qiáng)度>1000MPa,伸長(zhǎng)率>80%,沖擊值ak>0.98MJ/m2,熱導(dǎo)率>41.8W/(m·K)的材料也稱為超硬材料。但在日常生產(chǎn)中,切削加工所用的材料種類繁多,性能各異。對(duì)某一種材料性能的有關(guān)數(shù)據(jù)并非全面達(dá)到或超過以上指標(biāo),有一項(xiàng)以上者超過上述指標(biāo),也屬于難切削材料。那么難切材料及超硬材料加工種類有哪些?
難切削材料種類很多,從金屬到非金屬材料的范圍也很廣,初步可分為以下八大類。
①微觀高硬度材料。如玻璃鋼、巖石、可加工陶瓷、碳棒、碳纖維、各種塑料、膠木、樹脂、合成材料、硅橡膠、鑄鐵等。這類材料的特點(diǎn)是含有硬質(zhì)點(diǎn)相,其中有的研磨性很強(qiáng)。由于這些材料的耐磨性很好,切削時(shí)起磨料作用,故刀具主要承受磨料磨損,在高速切削時(shí)也同時(shí)伴隨著物理、化學(xué)磨損。
②宏觀高硬度材料。如粹火鋼、硬質(zhì)合金、陶瓷、冷硬鑄鐵、合金鑄鐵、噴涂材料(鎮(zhèn)基、鉆基)等。這類材料的主要特點(diǎn)是硬度高(55~66HRC)。切削這類材料時(shí),由于切削力大,切削溫度高,刀具主要是磨料磨損和崩刃。
③加工時(shí)硬化傾向嚴(yán)重的材料,如不銹鋼、高錳鋼、耐熱鋼、高溫合金等。這類材料的塑性高、韌性好、強(qiáng)度高、強(qiáng)化系數(shù)高(一般為100%以上)。切削加工時(shí)的切削表面和已加工表面硬化現(xiàn)象嚴(yán)重。由于這類材料的強(qiáng)度高,熱導(dǎo)率低,切削溫度高,切削力大,刀具主要承受磨料磨損、黏結(jié)磨損和熱裂磨損。
④切削溫度高的材料。如合成樹脂、硬質(zhì)橡膠、石棉、酚醛塑料、高溫合金、鈦合金等。這類材料的熱導(dǎo)率很低。切削這類材料時(shí),刀具易產(chǎn)生磨料磨損、黏結(jié)磨損、擴(kuò)散磨損和氧化磨損。
⑤高塑性材料。如純鐵、純鎳、純銅等。由于這類材料伸長(zhǎng)率大于50%,塑性很高,切削時(shí)塑性變形很大,易產(chǎn)生積屑瘤和鱗刺,刀具主要是磨料磨損和黏結(jié)磨損。
⑥高強(qiáng)度材料。是指強(qiáng)度>1000MPa的材料,如奧氏體不銹鋼、高錳鋼、高溫合金和部分合金鋼。由于它們的強(qiáng)度高,切削時(shí)的切削力大,切削溫度高,不僅刀具易磨損,而且切屑不易處理。
⑦化學(xué)活性大的材料。如鈦、鎳、鈷及其他的合金。這類材料化學(xué)活性大、親和性強(qiáng),切削加工時(shí)易黏結(jié)在刀具上,與刀具材料產(chǎn)生化學(xué)、物理反應(yīng),相互擴(kuò)散。
⑧稀有高熔點(diǎn)材料。是指熔點(diǎn)高于1700℃的難熔金屬材料,如鎢、鉬、鈮、鉭、鋯、鉿、釩、錸的純金屬及其合金。由于這些材料本身的熔點(diǎn)高,在切削加工時(shí)切削力大,切屑變形也大,刀具主要是磨料磨損和黏結(jié)磨損。