陶瓷刀具干切削等温淬火球铁（adi）的磨损机理研究

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1、第26卷第1期摩擦学学报Vol26,No12006年1月TRIBOLOGYJan,2006陶瓷刀具干切削等温淬火球铁(ADI)的磨损机理研究郭旭红,芮延年,朱圣领,董桂岩(苏州大学机电工程学院,江苏苏州215021)摘要:采用陶瓷刀具(CC650)和YG6硬质合金刀具对等温淬火球墨铸铁(以下简称ADI)材料进行干式精车切削试验,采用带有X射线能谱分析的扫描电子显微镜观察刀具磨损表面形貌,用能谱仪对刀具磨损微区和工件表面成分进行分析,用X射线衍射仪对刀具、ADI材料和切屑等试样进行物相分析,研究陶瓷刀具磨损形态及其磨损机理.

2、结果表明:刀具磨损的主要形式为磨粒磨损、粘着磨损、扩散磨损及微崩和脱落;ADI材料中含有微量Al和Ti元素,在较高速度下切削ADI材料时,刀具与工件之间的亲和性增加而导致粘着磨损;在刀具前刀面平均切削温度大于800℃以上时,ADI材料中的元素Fe和Si扩散到刀面,刀具中的元素Al和Ti扩散到ADI材料表面,从而加剧刀具的磨损;切削后ADI材料表面出现的Al2O3相及切屑中的FeCr相等高硬度化合物颗粒是造成CC650刀具磨粒磨损的主要原因.关键词:等温淬火球墨铸铁(ADI);陶瓷刀具;磨损机理;刀具寿命中图分类号:TG11

3、5.6;TH117.3文献标识码:A文章编号:100420595(2006)0120073206等温淬火球墨铸铁(AustemperedDuctileIron,1实验部分以下简称ADI),具备许多优良可靠的机械性能,能够最大程度地发挥球墨铸铁的潜在能力,其制造技术1.1材料制备及性能[1～3]引起各国材料工作者和铸造工程界的广泛重视.试验材料采用经过等温淬火处理的ADI,由中目前,国内各生产厂家生产出的ADI材料的材国南车集团戚墅堰机车车辆工艺研究所提供.其成分[2]质相差较大,尚未有统一的国家标准,采用传统的为(以质量分

4、数计)3.60%C、2.85%Si、0.30%Mn、加工方法和刀具加工ADI时,其加工性能和锻钢相0.60%Cu、0.30%Mo、0.10%Cr、0.035%P、0.016%当,刀具磨损严重,使用寿命较短,属于较难加工材S、0.05%Al、0.004%Ti;抗拉强度Rb=1200MPa,[4]料;在较低的切削速度下车削加工ADI时会产生屈服强度R0.2=900MPa,延伸率D=3%,冲击韧性[5]2积屑瘤.文献[6～9]指出,ADI材料的机械加工有Ak=35Jöcm,硬度48HRC.球墨铸铁为尺寸<40mm2大难题:一是A

5、DI材料的硬度很高;二是在切削过×400mm的圆柱形试样,先经890℃保温2h达到程中ADI材料的微观组织会发生明显的变化.到目奥氏体化,然后在硝酸槽中于340～360℃下等温1h前为止,国内外学者采用陶瓷刀具加工淬硬钢、不锈后空冷,基体组织为下贝氏体.钢、钛合金、镍基合金和冷硬铸铁等难加工材料时刀1.2试验方法[10～13]具磨损及其机理等方面的研究成果较多,而有试验用车床型号为CA6140,采用机夹不重磨陶关利用陶瓷刀具加工ADI材料时其磨损性能和机理瓷刀片进行切削试验,并用硬质合金作为对比刀具材等研究成果很少.料.陶

6、瓷刀具(Al2O3öTiC复合陶瓷)的刀片由瑞典鉴于此,本文作者基于切削磨损试验,对磨损表SANDVIK公司制造,型号SNGA120408T01020面形貌进行微观分析,研究了不同切削速度下陶瓷刀CC650,其尺寸为12mm×12mm×4.8mm;刀片装具干式车削ADI时的磨损形态及其机理,期望为夹后刀具的几何参数为:Co=-6°,ao=6°,Ks=-4°,’ADI材料的推广应用提供实验依据.Jr=75°,Jr=15°,刀尖圆弧半径rE=0.8mm,负倒棱基金项目:苏州大学青年基金资助项目(Q3117216).收稿日期:2

7、005202202;修回日期:2005209202ö联系人郭旭红,e2mail:xuhongguo@suda.edu.cn作者简介:郭旭红,男,1963年生,教授,硕士生导师,目前主要从事切削加工技术研究.©1994-2009ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net74摩擦学学报第26卷br1×Co1=0.1mm×(-26°);硬质合金刀具的牌号为倍,刀具寿命缩短约1ö2左右.因此,用CC650陶瓷

8、刀YG6,装夹后刀具的几何参数分别为:Co=15°,ao=9°,具干切削ADI时,切削速度仍然是影响刀具寿命的’Ks=0°,Jr=44°,Jr=46°,C01=0°.切削参数按照精加重要因素.工选取,切削速度vc分别选用57mömin、89mömin图2示出了vc=57mömin时,2种刀具切削ADI以