硅铝合金切削加工性的研究

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1、硅铝合金切削加工性的研究硅铝合金切削加工性的研究硅铝合金切削加工性的研究硅铝合金切削加工性的研究第6期f总第87期)No,6(SUMNo,87)机械管理开发MECHANICALMANAGEMENTANDDEVEL0PMENT2005年12月Dec,2005硅铝合金切削加工性的研究袁跃峰常兴(中北大学山西太原030051)【摘要】介绍了硅铝合金的应用,论述了硅铝合金切削加工性差的原因,简介了硅铝合金国内外加工的现状,提出了改善硅铝合金切削加工性的措施【关键词】硅铝合金切削加工性刀具【中图分类号】TG146,2’1【文

2、献标识码】B【文章编号】1003—773X(2005)06—0010—03引言硅铝合金由于其比重小,强度高,导热性好,耐腐蚀,耐磨,便于回收再利用等优点,广泛应用于飞机,汽车,坦克及船用发动机等工业部门中.目前,就铝合金产量而言.在金属材料中已占据第二位.超过其它有色金属产量的总和,仅次于钢铁.另外,由于铝的自然资源十分丰富,占地壳重量7.45%,居各金属元素之首位.因此,发展应用前景广阔.工业上很重要的硅铝合金可分为3类:…1亚共晶硅铝合金含硅9%～12%.f2)共晶硅铝合金含硅11%～13%.f3)过共晶硅铝合

3、金硅含量,主要在15%～3O%范围中共晶硅铝合金由于在使用性能方面还存在一些缺点:如耐磨性能差,切削性能也不好.热膨胀系数还不够小等,在应用上仍受到一些限制.如能将硅铝合金中的硅含量提高到15%以上f即所谓过共晶硅铝合金1.就能有效提高耐磨性,并能使热膨胀系数,比重有所减小,流动性,抗裂性都很好.但由于结晶温度范围加大和显微组织中存在着粗大的板状初晶硅.所以它既恶化了补缩性能,又降低了机械性能,使其切削加工性比共晶硅铝合金还要差.因此长期以来过共晶铝合金在工业上没有得到广泛的应用.经过长期的系统研究,采用初晶硅细化

4、与合金化等措施.使过共晶硅铝合金的常温和高温机械性能都达到了实际需要的水平.另外,通过加入某些易切削元素,也能使切削加工性得到改善.1硅铝合金的应用过共晶硅铝合金的优良特性首先在西欧f主要是德国,意大利和法国)引起了重视.早在二战以前,就已比较普遍地用作内燃机活塞.美国雷纳德金属公司曾用390合金制造了雷佛莱织女星牌轿车2300发动机缸体,代替了价格较高,较重的灰铸铁缸套,大大降低了作者简介:袁跃峰,男,1976年生,中北大学在读硕士研究生.?10?缸体的制造成本,并有利于组织流水线大量生产.在日本,近年来对过共晶

5、硅铝合金的成分,细化处理,组织和机械性能,切削加工性等方面进行了大量的研究工作,且已把过共晶硅铝合金应用于工业中.俄罗斯已经把含硅量为20,0%～22.0%的高硅铝合金作为实用材料正常供应生产需要,有的工厂已将其用来制造活塞铸件.2硅铝合金切削加工性差的原因硅铝合金特别是过共晶硅铝合金能否应用于大量生产,在很大程度上取决于它的切削加工性.它比其它铝合金的切削加工性要差得多.生产实际及研究证明,硅铝合金对刀具的磨损相当严重.更难以获得较低的表面粗糙度和较高的加工精度.以此为标志.硅铝合金属于难加工材料.2.1加工硅铝

6、舍金表面易划伤硅铝合金的硬度低,切屑稍粘在刀具上就能划伤已加工表面.加工或搬运过程中稍不小心就容易碰伤工件表面.在军工产品加工中出现划伤和碰伤即属于废品,是绝对不允许使用的.2.2刀屑易粘结硅铝合金的熔点低,在切削加工中切屑很容易粘在刀具的前后刀面上,同时与加工其它金属相比,加工硅铝合金对容易形成积屑瘤.且积屑瘤的高度也比较大,这都成为影响硅铝合金加工表面质量的主要因素.2.3对刀具磨料磨损严重铝在空气中很快就氧化.切屑和工件表面产生的Al,O,以及积屑瘤都对刀具发生磨料磨损.这是刀具耐用度低的主要原因.硅铝合金是

7、一种高延性,高脆性的复合材料,脆性粒子硅分布在延性的基体铝中.切削加工时,铝发生塑性变形,最后脆性断裂,而硅则产生脆性变形以至脆性断裂.由于铝的延性大和融点低,易第6期f总第87期)袁跃峰等:硅铝合金切削加工性的研究2005年12月于在刀具与工件接触处产生积屑瘤,随后与破碎的初晶硅一起在刀具表面上刻出划痕,加大刀具的磨损.另外,硅铝合金的弹性模量较小(只有45钢的1/3左右),切削中由于工件弹性恢复产生的后刀面摩擦更为严重,这也是刀具耐用度低的一个原因.铸造铝合金f含Si4%～13%之问1,其金相组织由硅在铝内的固

8、溶体和共晶体组成,硅呈粗大的片状夹杂形态存在,在切削过程中对刀具也产生磨料磨损.2.4切削加工后工件易变形硅铝合金的热胀系数大,零件切削时温度升高其尺寸胀大,切削后温度下降尺寸减小,又给尺寸精度控制带来困难.生产中零件内外圆出现椭圆以及平面出现不平度.3改善硅铝合金切削加工性的措施改善硅铝合金切削加工性的措施大致有以下几个方面:3.1进行细化处理试验与使用证