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用新型钢结硬质合金钻头加工铜镍合金 |
| 来源：信息中心 时间：2009-2-1 10:23:22 |
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汽轮机冷凝器(热交换器)管板通常选用低碳钢或低合金钢材料制造，但对于一些要求具有耐腐蚀性和较高机械性能的管板，则需选用铜镍合金材料BFe30-1-1，这种材料的化学成分和力学性能分别见表1和表2。
表1 BFe30-1-1化学成分
| 适用标准 |
Ni+Co |
Fe |
Mn |
Cu |
Zn |
Si |
Pb |
S |
C |
P |
Sn |
杂质
总和 |
GB5234
-85 |
29.0～32.0 |
0.5～1.0 |
0.5～1.0 |
0.5～1.2 |
基 |
≤0.3 |
≤0.15 |
≤0.01 |
≤0.05 |
≤0.006 |
≤0.03 |
≤0.7 |
表2 BFe30-1-1力学性能
| 品种 |
状态 |
sb(MPa) |
sb(%) |
供货材料硬度 |
| 板材 |
M |
≥375 |
≥23 |
60～70 |
| Y |
≥535 |
≥3 |
100 |
由于材料成分含镍较高，因此机械加工性很差，尤其对于在半封闭状态下进行的钻孔工序，加工更为困难。如采用W18Cr4V高速钢标准麻花钻加工，由于被加工材料韧性和粘性均较大，切削刃极易粘屑并产生积屑瘤，使刀具刃口迅速钝化，从而导致刀具校正刃与孔壁剧烈挤压和摩擦，产生刺耳噪声，加工几个或几十个孔后，刀具主切削刃和侧刃即严重磨损，如继续加工，则切屑会将管板孔壁拉出较深沟槽，严重时会造成钻头折断。为解决铜镍合金管板孔的加工难题，我们研制了新型钢结硬质合金钻头。
1 刀具材料
刀具材料选用株洲硬质合金厂提供的D3牌号钢结硬质合金，这是一种新型工具材料，由高速钢粉末和硬质合金粉末混合后压制、烧结而成，主要成分为W18Cr4V(70%)和WC(30%)。钢结硬质合金的使用性能介于硬质合金和高速钢之间，其硬度高于高速钢(热处理硬度68～71HRC ) ，而强度高于硬质合金，用其制作的麻花钻可在摇臂钻床上对铜镍合金管板孔进行钻削加工。钢结硬质合金钻头在结构及几何角度上作了某些改进，较为显著地提高了切削效率和刀具寿命，可以满足加工要求。在Vc=26～30m/min, f=0.36～0.50mm/r条件下，刀具每刃磨一次可加工150～300个孔。
2 钢结硬质合金钻头的结构设计
1200 一1230 ℃ 淬火，560 ℃ 三次回火。
4 钢结硬质合金钻头的合理使用
- 开机前的准备和检查
- 与高速钢钻头相比，钢结硬质合金钻头性质较脆，抗振性和抗冲击性较差，因此将钻头安装在过渡套和主轴内孔中时，钻尖应避免与工件碰撞(最好在机床或工件上放一块木板)。钻头安装好后应检查其径向跳动(要求控制在0.03mm以内)，径跳过大加工时易使钻尖振碎，另外还应检查钻头180°锋角的对称性，钻刃不对称将影响加工稳定性，并使孔径扩大。
- 切削用量
- 根据对BFe30-1-1材料的钻削试验，以Ø15mm钻头为例，推荐切削用量为n=500～630r/min, f=0.36～O.50mm/r 。一般情况下，当出现不正常的钻孔噪声或切屑颜色明显变化时，就应及时对钻头进行修磨。为安全和方便起见，也可制订强制性钻头刃磨标准，达到规定切削长度即对钻头进行刃磨。
- 切削液
- 为延长刀具寿命，钻削BFe30-1-1材料时应进行充分冷却。切削液宜选用冷却效果较好的水剂极压切削液，如无条件时也可使用乳化切削液。
5 加工效果
采用新型钢结硬质合金麻花钻加工BFe30-1-1材料的切削效率比采用高速钢刀具提高4～5倍，刀具寿命也从原来每刃磨一次加工1.5～2m增加到10～15m。此外，切削过程稳定可靠，基本消除了加工噪声，改善了操作环境。
6 需注意的问题
- 为改善钢结硬质合金刀具的切削性能，必须进一步提高刀具材料强度，改善材料的对焊性能。
- 应进一步完善钢结硬质合金材料的冷、热加工工艺，以降低刀具加工成本，保证加工质量。
- 应结合加工实践选取最佳刀具几何角度和切削用量，以防止钻头折断，提高刀具寿命。
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