机加工工业中,不同材料对加工刀具的要求不同,适当的加工刀具能使加工事半功倍。在中国,活塞一般使用合金材料,而由于当地气候等因素,俄罗斯等国往往以高硅铝合金作为活塞材料。但是,高铝合金的切削加工有一定的难度,那么对活塞车削高硅铝合金金刚石刀活塞车削加工性能差的因素是什么?
影响切削加工性能高的因素。
硅铝特别特别是高硅铝合金是否能广泛用于大批量生产的零件,很大程度上取决于其切削加工功能,它比其它铝合金切削难度更大。当硅含量达到17%~18%时,刀具的磨损程度会更严重,因此一次分离出来的硅结晶体与砂轮一样,产生较高的显微硬度,刀具对刀具的磨损影响较大。另外,高硅铝合金铸件切削加工过程中,在刀尖上易发生积屑瘤,产生高频生长和跌落,导致加工表面粗糙度增加。发生以上现象的主要原因是高硅铝合金是一种高韧性、高脆性的复合材料,而硅在塑性基体铝中分布着脆性微粒。
铝在切削过程中发生塑性变形,最后脆性断裂,而硅发生脆性变形,从而导致脆性断裂。因为铝材具有高韧性、低熔点,容易在刀具和工件接触处发生积屑瘤,然后将碎屑与硅片一起在刀具表面产生划痕,加大了刀具的磨损。切削高硅铝活塞时,刀具受到的不仅仅是高频交变冲击,工件中高硬度硅粒子分布密度增大,而且受热传导、化学和磨粒磨损等因素的影响,刀具的磨损和磨损比较严重,而且对活塞的生产功率也很大。比如:滨州渤海活塞股份有限公司(以下简称“滨州渤海活塞”)为一家俄罗斯制造RUS120系列活塞的厂家,以前生产一条生产线,每月只能生产12000条生产线,比通常的产量低50%左右,且生产功率较低,很难满足出口需求,急需解决加工功率的疑问。
改进工艺功能的方法。
为进一步提高高硅铝合金的切削加工性能,主要采取以下几种方法:
1.进行精炼。
实验和应用证明,高硅铝合金的精化不仅能细化初晶硅,而且能使其均匀分布。车削处理后,铸件表面粗糙度明显下降,其中Si含量为19%,Mg含量为1.0%,Mg含量为0.4%和少量锰合金砂。另外,对初晶硅进行细化可以显著降低刀具磨损。
2.加入合金元素。
加入0.5%的Cu,可以有效地改善砂型及金属铸件表面粗糙度。研磨实验结果表明,加工含1.0%Cu、1.0%Mg、1.0%Ni的工件,加工表面粗糙度均低于无这一因素材料时。
3.加入易切割元素。
加入1%的Pb或1%的Bi含量,使刨削后工件表面撕破现象降低,切屑容易破碎。如果加入2%Cu时,还能进一步得到改进,可减少铣削工件表面的刀痕,并使切屑弯曲成圈。另外,加入Sn元素在硅铝合金中可以减小车、铣、钻等切削力,从而获得优良的加工表面,但不影响其机械功能。
4.热处理
通过热处理可以提高铝合金的切削性能。铝硅基在加热过程中,由于强化相溶引起的浓度变化,晶体结构没有发生改变,硅铝合金在淬火后组织没有发生变化,仍然坚持硅铝合金原有的优良塑性,而且由于脆性第二相溶于基体中的塑性较差,因此,合金合金晶粒中的晶粒结构不发生变化。当基体合金元素浓度增大时,其强度得到了固溶强化。由此可以看出,强化热处理硅铝合金的切削加工性反而有所提高。
上面是有关高铝合金金刚石刀具切削加工的有关内容,注意切削加工时要充分考虑铝合金材料的各种物理性质,力学性能方面,需要用小的切削力进行切削加工,同时控制温度对加工尺寸的影响。尤其适用于有较高尺寸精度和表面粗糙度要求的场合。但愿上面能对读者有所帮助。