高溫合金是一種以鐵、鏈條、鉆頭為基礎(chǔ)的金屬材料,能在600噸的高溫下抗氧化或耐腐蝕,并能在一定應(yīng)力下長期工作。因其合金化程度高,在英美等國被稱為超級合金。其主要特點是含有較多的高熔點、高激活能的合金元素,具有優(yōu)異的熱強度。GH3039是我國于1958年為配合航空發(fā)動機生產(chǎn)而開發(fā)的一種新型固溶強化鏈狀高溫合金。它通常用作燃燒室中的火焰管材料。GH3039綜合性能優(yōu)異,但切削加工性差,主要表現(xiàn)在切削力大、加工硬化現(xiàn)象明顯、刀具磨損快等方面。目前,國內(nèi)外學者對GH 4169 (Ineel 718)、K24等高溫合金材料的切削性能、切削溫度、切屑形成等進行了深入的研究。但是,目前還缺乏對切割GH3039的系統(tǒng)研究。
GH3039是一種多元合金,其主要化學成分如表1所示。GH3039高溫合金切削性能差。為了保證表面加工質(zhì)量,降低加工成本,需要對其切削過程進行分析和研究。
硬質(zhì)合金刀具具有良好的韌性和導熱性,已廣泛應(yīng)用于切削高溫合金。切削高溫合金材料時,這種材料刀具的切削速度范圍一般為10 -30m/min。當切割速度超過30m/min時,切割區(qū)域溫度會升高,容易導致材料軟化,刀片變形,使刀具失效。
切削試驗條件如表2所示。在研究GH3039高溫合金的切削性能時,應(yīng)選擇高于常規(guī)值的切削參數(shù)。圖1顯示了切削力數(shù)據(jù)采集設(shè)備。領(lǐng)切法順磁性,切鐵試驗過程如圖2所示。4因素4水平正交切削試驗方案及測量結(jié)果見表3。
影響切削力的因素有切削速度*,每齒進給量:,軸向切削深度,徑向切削寬度q,切削力的經(jīng)驗公式可表示為f = k,a;,經(jīng)濟人才B =北京;要記住(1)
其中k,k,k,k代表校正系數(shù)。通過多元線性回歸分析,建立了GH3039材料切削力的經(jīng)驗公式。利用多元線性回歸方法進行擬合,得出切削力的指數(shù)公式如下
Bi = 418。5044 AP-W,A (2)
f,= 314。4126 AP 0 w4 AE * ' 6781(3)
f,=38。7347^-'-4,850/ 5431 (4)
P = 455.0928a (5)
根據(jù)上述公式,在用立銑刀切削GH3039高溫合金的過程中,沿*方向的切削力對切削力的影響最大,其次是Y方向和Z方向。根據(jù)切削力經(jīng)驗公式(5)可知,在高溫合金大徑向銳切削過程中,軸向切削深度ap對切削力的影響最大(指數(shù)為o. 7855)。從圖3可以看出,當每個齒進給時當切割速度* =40m/min,徑向切割寬度a =0。04mm和3。2mm,切削力隨著切削深度的增加而逐漸增大,切削力有明顯的上升趨勢。
徑向切削寬度%對切削力有第二個影響(指數(shù)為0。7544).從圖4可以看出,當軸向切削深度ap=0。25mm,每齒進給量9 =0.04mm,切削速度* =40m/min,切削力隨著徑向切削深度的增加而逐漸增加,但增加幅度平緩。
每齒進給量對切鐵力的影響略小于前兩者(指數(shù)為0。5911).從圖5可以看出,當軸向切削深度ap =0。25mm,徑向切割寬度% = 3。2mm,切削速度ve = 40m/min時,切削力隨著每齒進給量的增加而減小。
切削速度對切削力的影響與上述三個參數(shù)相反(指數(shù)為-0。2086).從圖6可以看出,當軸向切削深度ap = 0。25mm,徑向切割寬度ae =3。2mm,每齒的進給率為9 = 0。04mm,切削力會隨著主軸轉(zhuǎn)速的提高而變化。
本文測量了高溫合金在大徑比切削過程中的切削力,并利用最小二乘法建立了切削力的經(jīng)驗?zāi)P?。公式表明,軸向切削深度對切削力的影響最大,其次是徑向切削寬度和每齒進給量。隨著切削速度的增加,切削力減小,但影響程度較小。因此,在實際切削高溫合金GH3039時,粗加工時應(yīng)采用較大的徑向切削寬度。