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铝合金热处理工艺铝合金热处理工艺

铝合金铸件的热处理就是选用某一热处理规范，控制加热速度升到某一相应温度下保温一定时间并以一定得速度冷却，改变其合金的组织，其主要目的是提高合金的力学性能，增强耐腐蚀性能，改善加工型能，获得尺寸的稳定性。
3.1.1铝合金热处理特点
众 所周知，对于含碳量较高的钢，经淬火后立即获得很高的硬度，而塑性则很低。然而对铝合金并不然，铝合金刚淬火后，强度与硬度并不立即升高，至于塑性非但 没有下降，反而有所上升。但这种淬火后的合金，放置一段时间（如4～6昼夜后），强度和硬度会显著提高，而塑性则明显降低。淬火后铝合金的强度、硬度随时 间增长而显著提高的现象，称为时效。时效可以在常温下发生，称自然时效，也可以在高于室温的某一温度范围（如100～200℃）内发生，称人工时效。
3.1.2铝合金时效强化原理
铝合金的时效硬化是一个相当复杂的过程，它不仅决定于合金的组成、时效工艺，还取决于合金在生产过程中缩造成的缺陷，特别是空位、位错的数量和分布等。目前普遍认为时效硬化是溶质原子偏聚形成硬化区的结果。
铝 合金在淬火加热时，合金中形成了空位，在淬火时，由于冷却快，这些空位来不及移出，便被“固定”在晶体内。这些在过饱和固溶体内的空位大多与溶质原子结 合在一起。由于过饱和固溶体处于不稳定状态，必然向平衡状态转变，空位的存在，加速了溶质原子的扩散速度，因而加速了溶质原子的偏聚。
硬化区的大小和数量取决于淬火温度与淬火冷却速度。淬火温度越高，空位浓度越大，硬化区的数量也就越多，硬化区的尺寸减小。淬火冷却速度越大，固溶体内所固定的空位越多，有利于增加硬化区的数量，减小硬化区的尺寸。
沉 淀硬化合金系的一个基本特征是随温度而变化的平衡固溶度，即随温度增加固溶度增加，大多数可热处理强化的的铝合金都符合这一条件。沉淀硬化所要求的溶解 度－温度关系，可用铝铜系的Al－4Cu合金说明合金时效的组成和结构的变化。图3－1铝铜系富铝部分的二元相图，在548℃进行共晶转变L→α＋θ （Al2Cu）。铜在α相中的极限溶解度5.65％（548℃），随着温度的下降，固溶度急剧减小，室温下约为0.05％。
在时效热处理过程中，该合金组织有以下几个变化过程：
3.1.2.1 形成溶质原子偏聚区－G•P（Ⅰ）区
在 新淬火状态的过饱和固溶体中，铜原子在铝晶格中的分布是任意的、无序的。时效初期，即时效温度低或时效时间短时，铜原子在铝基体上的某些晶面上聚集，形 成溶质原子偏聚区，称G•P（Ⅰ）区。G•P（Ⅰ）区与基体α保持共格关系，这些聚合体构成了提高抗变形的共格 应变区，故使合金的强度、硬度升高。
3.1.2.2 G•P区有序化－形成G•P（Ⅱ）区
随 着时效温度升高或时效时间延长，铜原子继续偏聚并发生有序化，即形成G•P（Ⅱ）区。它与基体α仍保持共格关系，但尺寸较 G•P（Ⅰ）区大。它可视为中间过渡相，常用θ”表示。它比G•P（Ⅰ）区周围的畸变更大，对位错运动的阻碍进 一步增大，因此时效强化作用更大，θ”相析出阶段为合金达到最大强化的阶段。
3.1.2.3形成过渡相θ′
随着时效过程的进一步发展，铜 原子在G•P（Ⅱ）区继续偏聚，当铜原子与铝原子比为1：2时，形成过渡相θ′。由于θ′的点阵常数发 生较大的变化，故当其形成时与基体共格关系开始破坏，即由完全共格变为局部共格，因此θ′相周围基体的共格畸变减弱，对位错运动的阻碍作用亦减小，表现在 合金性能上硬度开始下降。由此可见，共格畸变的存在是造成合金时效强化的重要因素。
3.1.2.4 形成稳定的θ相
过渡相从铝基固溶体中完全脱溶，形成与基体有明显界面的独立的稳定相Al2Cu，称为θ相此时θ相与基体的共格关系完全破坏，并有自己独立的晶格，其畸 变也随之消失，并随时效温度的提高或时间的延长，θ相的质点聚集长大，合金的强度、硬度进一步下降，合金就软化并称为“过时效”。θ相聚集长大而变得粗 大。
铝－铜二元合金的时效原理及其一般规律对于其他工业铝合金也适用。但合金的种类不同，形成的G•P区、过渡相以及最后析出的稳定性 各不相同，时效强化效果也不一样。几种常见铝合金系的时效过程及其析出的稳定相列于表3－1。从表中可以看到，不同合金系时效过程亦不完全都经历了上述四 个阶段，有的合金不经过G•P（Ⅱ）区，直接形成过渡相。就是同一合金因时效的温度和时间不同，亦不完全依次经历时效全过程，例如有 的合金在自然时效时只进行到G•P（Ⅰ）区至G•P（Ⅱ）区即告终了。在人工时效，若时效温度过高，则可以不经 过G•P区，而直接从过饱和固溶体中析出过渡相，合计时效进行的程度，直接关系到时效后合金的结构和性能。
表3－1几种铝合金系的时效过程及其析出稳定的强化相
3.1.3影响时效的因素
3.1.3.1从淬火到人工时效之间停留时间的影响
研 究发现，某些铝合金如Al－Mg－Si系合金在室温停留后再进行人工时效，合金的强度指标达不到最大值，而塑性有所上升。如ZL101铸造铝合金，淬火 后在室温下停留一天后再进行人工时效，强度极限较淬火后立即时效的要低10～20Mpa，但塑性要比立刻进行时效的铝合金有所提高。
3.1.3.2合金化学成分的影响
一 种合金能否通过时效强化，首先取决于组成合金的元素能否溶解于固溶体以及固溶度随温度变化的程度。如硅、锰在铝中的固溶度比较小，且随温度变化不大，而 镁、锌虽然在铝基固溶体中有较大的固溶度，但它们与铝形成的化合物的结构与基体差异不大，强化效果甚微。因此，二元铝－硅、铝－锰、铝－镁、铝－锌通常都 不采用时效强化处理。而有些二元合金，如铝－铜合金，及三元合金或多元合金，如铝－镁－硅、铝－铜－镁－硅合金等，它们在热处理过程中有溶解度和固态相 变，则可通过热处理进行强化。
3.1.3.3合金的固溶处理工艺影响
为获得良好的时效强化效果，在不发生过热、过烧及晶粒长大的条件下，淬火加热温度高些，保温时间长些，有利于获得最大过饱和度的均匀固溶体。另外在淬火冷却过程不析出第二相，否则在随后时效处理时，已析出相将起晶核作用，造成局部不均匀析出而降低时效强化效果。
3.1.3.4时效温度的影响
在 不同温度时效时，析出相的临界晶核大小、数量、成分以及聚集长大的速度不同，若温度过低，由于扩散困难，G•P区不易形成，时效后 强度、硬度低，当时效温度过高时，扩散易进行，过饱和固溶体中析出相的临界晶核尺寸大，时效后强度、硬度偏低，即产生过时效。因此，各种合金都有最适宜的 时效温度。
3.1.4铝合金的回归现象
经淬火自然时效后的铝合金（如铝－铜）重新加热到200～250℃，然后快冷到室温，则合金强度下 降，重新变软，性能恢复到刚淬火状态；如在室温下放置， 则与新淬火合金一样，仍能进行正常的自然时效，这种现象称为回归现象。关于回归现象的解释是合金在室温自然时效时，形成G•P区尺寸 较小，加热到较高温度时，这些小的G•P区不再稳定而重新溶入固溶体中，此时将合金快冷到室温，则合金又恢复到新淬火状态，仍可重新 自然时效。在理论上回归处理不受处理次数的限制，但实际上，回归处理时很难使析出相完全重溶，造成以后时效过程呈局部析出，使时效强化效果逐次减弱。同时 在反复加热过程中，固溶体晶粒有越来越大的趋势，这对性能不利。因此回归处理仅用于修理飞机用的铆钉合金，即可利用这一现象，随时进行铆接，而对其他铝合 金则没有使用价值。
3.1.5固溶处理与淬冷
为了利用沉淀硬化反应，首先通过加热及快速冷却，形成一种过饱和的固溶体。形成固溶体的工艺过程称固溶热处理。其目的是把合金最大量实际可溶解的硬化元素溶于固溶体中。这一工艺过程包括把合金加热到足够高温度下保温足够长时间然后水中快冷。
概括的说，提高铝合金强度、硬度的热处理，包括三个步骤的工艺过程：（1）固溶热处理－可溶相的溶解。（2）淬火－过饱和固溶体的形成。（3）时效－在室温下（自然时效）或高温下（人工时效或沉淀热处理）溶质原子的沉淀析出。

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磁路的定理：
安培定律： Length×H＝I×N
Length为绕线部分的周长，可以采用增加线圈匝数或者电流的方法增大磁场。
法拉第定理
V＝NAdB/dt 电压等于磁通变化率
B＝uH u为磁导律
H描述的是自由空间的磁场，B描述的磁性材料内部的磁场。事实上他们是一个东西，它们之间的关系由磁性材料的特性u决定，可以把u看成是磁性材料的增益。
V＝NAudH/dt＝NAud(N×I/Length)/dt=(N^2*A*U/Length)dI/dt
V=LdI/dt
比较上式可得出
L=N^2Au/Length理想电感值是和匝数平方成正比的。
MKS-CGS两种单位
1T＝10 000G 1圆密耳＝5.07×10^(-6)cm^2
1密耳＝1/1000英寸；1 英 寸 ＝2.5400 厘 米 ；1 英 尺 ＝12 英 寸 ＝0.3048 米
电抗Reactance
磁阻Reluctance IN＝R（phai） R=1/(uA) 磁动势比作电压，磁阻比作电阻，磁通比作电流。
剩磁Remanence

变压器：输入功率等于输出功率，没有时间的滞后。电感则是在一段时间内储存能量，过一段时间后把能量释放。
反 激式变压器的工作；开关导通时，反激式变压器的作用如同一个电感，因为原边导通时，理想开关可以认为是短路，那么正电压全部加在原边绕组上，原 边电流逐渐上升。能量被储存在电感中。E＝0.5LI^2。当开关关断时，反激式变压器的作用和普通变压器一样。开关关断时，可以认为是开路，原边没有通 路，因此通过二极管在副边释放能量。能量从原边传递到了副边。
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一 引言

在 数控加工中，为降低加工工件表面粗糙度、减缓刀具磨损、提高刀具使用寿命、选择适宜的切削力等因素，通常车刀会存在刀尖圆弧半径r，主偏角kr，车刀刀尖 距零件中心高的偏差等刀具几何参数的影响，必定引起被加工零件的轴向尺寸误差和径向尺寸误差，由此使得加工中的运行轨迹与被加工零件的表面形状产生差异。 因被加工零件表面形状各异，所以引起的差异也各不相同。

二 误差分析及改进方法

下面依次分析车削加工各类零件表面形状引起的差异以及采取的措施。

1. 车刀刀尖圆弧半径对加工圆柱类零件表面的影响

众所周知，被加工零件表面的成形是由车刀与零件表面接触间切点的运行轨迹保证的。

对于主偏角kr=90度的车削加工，参见图1.1示，被加工零件表面的轴向尺寸由刀尖圆弧顶点A保证。

图1.1

当(D-d)/2=ap>r时，由图可知，由刀尖圆弧半径引起的轴向尺寸变化量Δa为

Δa =b-a=r

式中：b——零件轴向尺寸;a——实际轴向位移量;r ——刀尖圆弧半径。

此时，刀具实际轴向位移是长度a为：

a=b-Δa=b-r

当(D-d)/2=ap

图１.２

车 刀处于初始加工点即位置I时，刀尖圆弧上B’点与锥体小端起点相切，因为编程一般是以车刀刀尖圆弧中心位置为准进行的，所 以锥体小端部的轴向尺寸变化量为B′C′;当完成锥体加工即车刀处于位置II时，刀尖圆弧上B点与锥体相切，而此时须使刀尖圆弧顶点处于圆柱体部要求的半 径位置上。由此分析可知:当刀具位移a 时，形成锥体轴向长度b′，大端半径R=BH，而此时当转人加工圆柱体时，刀尖顶点A形成的零件加工半径R′=EG，锥体部的轴向长度减短，从而使得锥体 部轴向长度由b′变为b，所以锥体轴向变化量Δa为：

Δa＝a-b

因为　　　　　　　　　　Ｂ′Ｃ′＝ＢＣ＝rsinα

所以　　　　　　　　　　a=b′

即　　　　　　　　　　　Δa＝b′－b＝ＢＦ

因为刀尖圆弧同时相切于锥体和圆柱体的Ｂ、Ａ两点，由几何关系得：

Δa＝rcosαtg（α/２）

此时刀具实际轴向位移是长度a为：

a=b=rcosαtg（α/２）

由此可得结论：

对于单段外锥体零件的加工，由于车刀刀尖圆弧半径的存在，锥体的轴向尺寸、径向尺寸均发生变化，且轴向尺寸的变化量随刀尖圆弧半径的增大而增大，随锥体锥角的增大而增大，径向尺寸随刀尖圆弧半径的增大而减小，随锥体增大减小。

3. 车刀刀尖圆弧半径对加工球体类零件表面的影响

车削加工中，车刀刀尖与被加工零件的位置关系如图1.3所示。

图1.3

设定由内向外走刀。当加工整半球时，刀尖处于位置I。由于加工是按刀具圆弧的中心轨迹运行的，所以此时轴向尺寸的变化量均为Δa =b-a=r而当加工非整半球面时，刀具处于位置II，因为此时刀尖圆弧是B点而不是A点与零件相切，所以加工中轴向尺寸的变化量Δa为：

Δa＝b-a=ＥＦ＝rsinα

α——零件球面夹角

此时刀具的实际轴向位移长度a为 ：

a=b-Δa＝（Ｒ－r）sinα

同理可知，当加工外球面时，Δa应取负值。

因 为在加工中，刀具各点依次陆续进入切削，其轴向尺寸的变化量Δa=EF，当完成球体加工而进行球体大端面加工时，则应使刀尖圆弧顶点A与端面相 切，此时，轴向应移动EF+AE而非EF，否则必定使得球面的径向尺寸发生变化，并造成零件报废。由此引起的径向尺寸变化量Δd为：

Δd=2BF=2bcosα

此时球体实际最大盲径Dmax为：

　　　　　　　　　　Dmax=D-Δd=D-2bcosα

因为　　　　　　　　　　b′＝b-ＡＥ

所以　　　　　　　　　　b′< b

这在实际加工中应特别引起足够的重视。

由此可得结论:

对于内球面零件的加工，由于车刀刀尖圆弧半径的存在，使得被加工零件的轴向尺寸发生变化，且轴向尺寸的变化量随刀尖圆弧半径的增大而增大，随球面夹角的增大而增大，同理亦可得加工外球面时轴向尺寸的变化量及其位移长度。此处略。

4. 车刀刀尖圆弧半径对加工锥体接球体类零件表面的影响

车削加工中，车刀与被加工零件的位置如图1.４所示。

图1.4

当 刀具处于图示位置时，刀尖圆弧与锥体部相切于B点，同时与球体部相切于E点，图中DBLEF为理论要求轨迹，由于刀尖圆弧 半径的存在，正确的实际形成轨迹为DBEF，其中BE由刀尖圆弧形成。刀尖圆弧半径的存在，必使零件的轴向尺寸、径向尺寸发生变化。图示中，设定 ∠BO1A=∠α，为锥体部斜角， ∠LOO′==∠θ为理论球面起点与轴线夹角，∠ＥＯＯ′=∠β为实际球面起点与轴向夹角，则锥体部轴向尺寸的变化量Δa为：

Δa =b１-a１=LC=(R+r)cosβ-Rcosθ-rsinα

所以锥体部的实际轴向位移长度a1为：

a１=b１-Δa１=b１-(R+r)cosβ+Rcosθ+rsinα

此时球体部轴向尺寸的变化量Δa2为

Δa2=b2-a2=R(cosθ-cosβ)

球体部的实际轴向位移长度a2为

a2=b2-Δa2=b2-R(cosθ-cosβ)

由于轴向尺寸的变化，使得零件径向尺寸也随之发生变化，锥体径向尺寸的变化量Δdl为

Δdl=2BC=2[(R+r)cosβ－Rcosθ－rsinα]tgα

所以锥体部最大直径d1max为

dlmax=d-Δdl=d-[(R+r)cosβ－Rcosθ－rsinα]tgα

同理球体部径向尺寸的变化量Δad2为

Δad2=2R[sinβ-sinθ]

所以球体部最小直径d2min为d2min＝2Rsinβ

由此可得结论: 图1.4

对 于锥体接球体类零件的加工，由于车刀刀尖圆弧半径的存在，使得被加工零件的轴向尺寸、径向尺寸均发生变化;且锥体部轴向尺寸的变化量随刀尖圆弧半径的增 大而增大，随体斜角的增大而增大;球体部轴向尺寸的变化量随刀尖圆弧半径的增大而增大，随刀尖零件切点处与轴线间夹角的增大而增大;其径向尺寸的变化量 为：锥体部大端的径向尺寸随刀尖圆弧半径的增大而减小，随锥体斜角的增大而减小;球体部小端径向尺寸随刀尖圆弧半径的增大而增大，随刀尖零件切点处与轴线 间夹角的增大而增大。所以加工中应随之变换其位移长度。

同理可得加工凹球面、内球面与锥体部相接时轴向尺寸、径向尺寸的变化量及其位移长

度。此处略。

5. 误差的消除方法

消除方法(1)：编程时，调整刀尖的轨迹，使得圆弧形刀尖实际加工轮廓与理想轮廓相符。即通过简单的几何计算，将实际需要的圆弧形刀尖的轨迹换算出假想、刀尖的轨迹。

消除方法(2)：以刀尖圆弧中心为刀位点编程步骤如下:

绘制件草图→以刀尖圆弧半径r和工件尺寸为依据绘制刀尖圆弧运动轨迹→计算圆弧中心轨迹特征点→编程。

在这个过程中刀尖圆弧中心轨迹的绘制及其特征点计算略显繁琐，如果使用CAD软件中等距线的绘制功能和点的坐标查询功能来完成此项操作则显得十分方便。

另外，采用这种方法加工时，注意以下两点:

1.检查所使用刀具的刀尖圆弧半径的r-值是否与程序中的r值相符；

2.对刀时，要把r值考虑进去。

三 结束语

本文主要是以刀尖圆弧的加工为例进行讨论的，其它类型的参数也存在类似的问题，本文限于篇幅不再赘述。以上只是生产者在实践工作中的一点拙见，难免有不当之处，望读者不吝赐教，倘若本文能对您的工作有些许帮助，则将是笔者莫大的欣慰。
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3) 冷却对硬质合金形成裂纹的影响

焊接中或焊接后进行冷却或急速冷却以及焊剂脱水不良，都会使刀片产生爆裂而裂纹贯通。因此要求焊料有良好的脱水性。焊后绝对不能放在水中急速冷却，要放在石灰、石棉粉、砂子等中缓慢冷却。最好缓冷后在300℃左右保温6小时以上随炉冷却。

4) 刀槽底面有缺陷对裂纹形成的影响

刀片和刀槽的接触面不平整，如有黑皮麻坑、局部不平等原因，使焊接不能形成平面结合，造成焊料分布不匀，这样不但影响焊缝强度而且引起应力集中，导致刀片断裂，因此，刀片要研磨接触面，对刀片刀槽的焊接面应清洗干净。

在铣刀片槽与刀片配合过程中，要求刀片伸出刀杆支承部分不大于0.5mm，如果刀片伸出刀杆支承部分过大或刀杆支承部分较弱，就会使刀具在焊接过程中承受拉力而产生断裂现象。

5) 刀片二次加热对裂纹形成的影响

刀片在钎焊后，紫铜钎料没有完全填满缝隙，个别出现虚焊，有的刀具在出炉过程中，刀片在刀杆上掉下来，因此需二次加热，这样一来，粘结剂Co严重烧损，WC晶粒长大，有可能直接导致刀片裂纹。

2 焊接应力引起裂纹的特征

(a) (b)

(c) (d)
图1

硬 质合金刀片上出现裂纹，在某种情况下是由于焊接应力过高，超过了硬质合金刀片的强度而产生的。在焊接刀具时，刀体的高度hc 应大于刀片高度ht3倍。如hc/ht，在焊接后，容易引起合金刀片断裂(见图1a)；若hc/ht<3，硬质合金表层产生拉应力，也容易出现裂纹 ht="4～5时，硬质合金表层无显著应力，故不易产生裂纹，即使有裂纹也不明显(见图1c)；在hc/ht<8时，在焊接层" align="center">
(a)快速加热产生的裂纹 (b)快速冷却产生的裂纹
图2

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被涂刀具表面应是光亮的磨光面，刀具各工作表面上不得有锈斑、磨糊、氧化、崩刃等缺陷，要求刃口上无毛刺。前、后刀面上的表面粗糙度应达到Ra<0.8~1.25μm。表面粗糙度值愈小，涂层的结合度愈好。此外，刀具表面的清洗质量也十分重要。
刀具基体材料

涂层刀具的基体材料与涂层材料应合理匹配，须根据不同的加工要求选用。涂层高速钢刀具的基体，既可用W6Mo5Cr4V2(
M2) 的通用型高速钢，也可用含钴的超硬高速钢和粉末冶金高速钢(PM HSS)。因粉末冶金的基体均匀，故使用效果好。加工钛合金时，推荐用含钴超硬高速钢如W2Mo9Cr4VCo8(M42)作为刀具的基体材料。对於涂层 滚刀，当以正常切削速度(<45m/min)加工齿轮时，崩刃是滚刀磨损的主要原因，因此应选择韧性较好的W6Mo5Cr4V2高速钢作为刀具的基 体材料；而在高速滚齿时(切削速度大於100m/min)，月牙洼磨损是滚刀磨损的主要原因，因此应选用耐热性和耐磨性较高的含钴超硬高速钢或 CW9Mo3Cr4VN高速钢为刀具的基体材料。

涂层硬质合金刀具的基体，在加工钢材时，宜选择加工钢材的硬质合金，如WC-TiC-Co或WC-TiC-TaC-Co类合金(P30用得较多)；加工铸铁和有色金属时，宜选择WC-Co类合金(K20用得较多)。

被加工材料的硬度及切削加工性，对涂层刀具的使用效果也有一定影响。试验证实，涂层刀具最适於切削高硬度和耐磨合金一类难加工材料。

刀具的几何角度

由於涂层的润滑性好，所以涂层刀具工作时常会在工件表面上打滑，为此涂层刀具上的後角应比未涂层刀具的後角略大。实践表明，对铰刀等一类精加工刀具，加大後角後，可使刃口锋利，切屑形成容易，打滑现象明显减少，刀具的使用性能提高。
切削用量和切削液

为 了充分发挥涂层刀具的性能，必须正确选用切削用量和切削液。涂层刀具由于耐热性好，抗月牙洼磨损能力强，故可采用较大进给量和切削速度工作，但首先应选 取较大进给量。通常涂层高速钢刀具采用的进给量比未涂层刀具提高10%~100%，提高20%~30%的切削速度是合适的。为了提高工效，涂层硬质合金刀 具也可采用比未涂层刀具高25%~70%的切削速度进行切削。目前，用涂层硬质合金通用刀具加工中碳结构钢时的切削速度，立铣刀可达 100~150m/min，钻头可达80~100m/min；丝锥加工铸铁为20~40m/min。

实践证明，使用20号机械油加10% 煤油冷却时，可使涂层高速钢镗刀的寿命提高1~2倍。TiN涂层高速钢滚刀加工20CrMnTi (197HBS)钢制斜齿圆柱齿轮(模数m=5)时，使用20号机械油和煤油混合润滑，刀具寿命可提高5倍左右，即使重磨后也可提高2~3倍，干切时寿命 仅提高1倍。

涂层刀具使用时还要求机床的精度好、刚性高和振动小，刀具或刀片的夹持也应牢固。

涂层刀具的重磨和重涂

涂 层刀具磨损后必须进行重磨。涂层刀具重磨时，须将刀具上的磨损部分全部磨掉。对于只需重磨前刀面的刀具(如拉刀、齿轮滚刀和插齿刀等)或只需重 磨后刀面的刀具(如钻头和铰刀等)，若在其毗连切削刃的另一个刀面(如钻头的螺旋出屑槽)上的涂层未受损伤，刀具耐磨性即可提高。重新刃磨后的涂层刀具， 其刀具寿命可达原来新涂层刀具寿命50%左右或更长，仍比未涂层刀具的寿命要高。

刃磨涂层硬质合金刀具所用砂轮可采用金刚石砂轮。但刃磨涂层高速钢刀具时，用立方氮化硼(CBN)砂轮磨削有较好效果。刀具的磨损处应全部磨去，涂层不能剥落，又不能使刀具退火。

使 用涂层刀具的一个重要问题是重磨后刀具切削性能恢复的问题，即刀具每次刃磨(开口)后可否再进行重复涂层(重涂)的问题。对于重磨的成形刀具， 只有进行重涂，才能保证刀具的总寿命提高3~5倍以上。凡重涂刀具首先必须按工艺要求将各几何参数磨好，其磨光部分不允许存在各种质量缺陷，如磨糊、毛刺 等。重涂时可采用局部屏蔽技术只对刃磨面进行涂层。对於不采用屏蔽技术的重涂，在重涂4~6次后，刀具的非刃磨面的涂层厚度就会过大，从而影响刀具的精度 和产生局部剥落现象，此时要对刀具进行脱膜处理后再重涂。重涂后的刀具切削性能一般不低於第一次新涂层刀具，刀具可重涂多次，直到报废为止。

由上可知，重涂对提高刀具耐磨性和生产率是有很大潜力的。但重磨后是否要重涂，还要看该刀具在技术上可否重涂和在经济上是否合算而定。

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性 能 人造电极 酚醛浸渍 压型酚醛石墨管
石 墨 石 墨 YFSG1 YFSG2
比重 2.2-2.27 2.03-2.07 　 　
密度 g/cm3 1.14-1.6 1.8-1.9 1.8-1.93 1.97
硬度（布氏） 10-12 25-35 　 　
吸水率 % 12-14 　 0.07 　
孔隙率 % 28-32 　 　 　
增重率 % 　 14-15 　 　
导热系数 Kcal/m.h.℃ 100-110 100-110 27-35 　
抗压强度 MPa 20-24 60-70 86.2-120 69
抗拉强度 MPa 2.5-3.5 8-10 24.5-28.2 14.1
抗弯强度 MPa 8.5-10 24-28 60 　
冲击韧性 kg.cm/cm2 1.4-1.6 2.8-3.2 2.7℃3.4 　
温差急变性 150℃急冷至20℃次数 20 　 　 39
浸渍深度 mm 　 20 　 　
渗透性 （厚度 10mm） 渗透 12-15 　 　
线膨胀系数 1/℃ 　 2倍工作压力下不透 0.8MPa下不透 　
氧化温度 ℃ 2.5x10-6 5.5x10-6 24.75x10-6(96℃) 8.45x10-6
使用温度 ℃ 400 170 170-180 　
热稳定性 （从150℃-200℃自

然降到15-20℃）次数 　 >35 >30 　
弹性模具 MPa 　 0.07-0.13 2.16x106 1.48x106
马丁耐热 ℃ 　 　 ≥170 300
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随着航空、航天、石油、化工、冶金和食品等工业的蓬勃发展，不锈钢材料已得到广泛应用，而不锈钢材料由于韧性大、热强度高、导热系数低、切削时塑性变形 大、加工硬化严重、切削热多、散热困难等原因，造成刀尖处切削温度高、切屑粘附刃口严重、容易产生积屑瘤，既加剧了刀具的磨损，又影响加工表面粗糙度。此 外，由于切屑不易卷曲和折断，也会损伤已加工表面，影响工件的质量。为提高加工效率和工件质量，正确选择刀具材料、车刀几何参数和切削用量至关重要。

一、刀具材料的选择

正 确选用刀具材料是保证高效率加工不锈钢的决定因素。根据不锈钢的切削特点，刀具材料应具备足够的强度、韧性、高硬度和高耐磨性且与不锈钢的粘附 性要小。常用的刀具材料有硬质合金和高速钢两大类，形状复杂的刀具主要采用高速钢材料。由于高速钢切削不锈钢时的切削速度不能太高，因此影响生产效率的提 高。对于较简单的车刀类刀具，刀具材料应选用强度高、导热性好的硬质合金，因其硬度、耐磨性等性能优于高速钢。常用的硬质合金材料有：钨钴类(YG3、 YG6、YG8、YG3X、YG6X)，钨钴钛类(YT30、YT15、YT14、YT5)，通用类(YW1、YW2)。YG类硬质合金的韧性和导热性较 好，不易与切屑粘结，因此适用于不锈钢粗车加工；而YW类硬质合金的硬度、耐磨性、耐热性和抗氧化性能以及韧性都较好，适合于不锈钢的精车加工。加工 1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢时，不宜选用YT类硬质合金，由于不锈钢中的Ti和YT类硬质合金中的Ti产生亲合作用，切屑容易把合金中的Ti带走， 促使刀具磨损加剧。

二、刀具几何角度的选择

刀具切削部分的几何角度，对于不锈钢切削加工的生产率、刀具耐用度、被加工表面粗糙度、切削力以及加工硬化等方面都有很大的影响，合理选择和改进刀具几何参数是保证加工质量、提高效率、降低成本的有效途径。

1. 车刀前角γ₀的选择

   前 角的大小决定刀刃的锋利与强度。增大前角可以减小切屑的变形，从而减小切削力和切削功率，降低切削温度，提高刀具耐用度。但是增大前角会使楔角 减小，降低刀刃强度，造成崩刃，使刀具耐用度下降。车削不锈钢时，在不降低刀具强度的条件下，应把前角适当取大一些。在刀具前角大时其塑性变形小，切削力 和切削热降低，减轻加工硬化趋势，提高刀具耐用度，一般刀具前角宜取12°～20°。

2. 车刀后角α₀的选择

   在切削过程中，后角可以减小后刀面与切削表面的摩擦。若后角过大，则楔角减小，使散热条件恶化，刀具刃口强度下降，降低刀具耐用度；若后角过小，摩擦严 重，则会使刃口变钝，增大切削力，增高切削温度，加剧刀具磨损。在一般情况下，后角变化不大，但必须有一个合理的数值，以利于提高刀具的耐用度。车削不锈 钢时，由于不锈钢的弹性和塑性都比普通碳素钢大，所以刀具后角过小会使切断表面与车刀后角的接触面积增大，摩擦产生的高温区集中于车刀后角，加快车刀磨 损，降低被加工表面光洁度，所以车削不锈钢时的车刀后角要比车削普通碳钢时稍大一些，但后角过大又会降低刀刃强度，直接影响车刀的耐用度，因此，一般情况 下车刀后角宜取6°～10°。

3. 车刀主偏角Kr的选择

   当切削深度ap 和进给量f不变时，减小主偏角Kr可使散热条件得到改善，减少刀具损坏，使刀具切入、切出平稳。但主偏角减小又会使径向力增大，在切削时容易引起振动。车 削不锈钢的硬化倾向性强，易产生振动，振动又会使加工硬化严重。因此，主偏角一般宜取45°～90°。具体角度应根据机床、零件、刀具系统的刚性和切削用 量来选择。

4. 车刀刃倾角λs的选择

   刃倾角可控制切屑流向，当刃倾角λs为负值时，切屑流向已加工表面；当刃倾角λs为正值时，切屑流向待加工表面。为了使切屑不划伤已加工表面，在精加工 时，刃倾角λs值为正值。当λs为正值时，刀尖强度低并首先接触工件，易损坏；当λs为负值时，刀尖强度高，耐冲击，可避免崩坏刀尖，切入、切出平稳，车 削不锈钢时，一般刀具刃倾角宜取0°～20°。

三、切削用量的选择

切削用量的大小对生产效率和加工质量有很大影响，因此在确定了刀具的几何参数以后，还要选定合理的切削用量。在选择切削用量时，应注意考虑以下因素：一是 要根据不锈钢及各类毛坯的硬度等来选择切削用量；二是要根据刀具材料、焊接质量和车刀的刃磨条件来选择切削用量；三是要根据零件直径、加工余量和车床精度 等来选择切削用量。同时为了抑制积屑瘤和鳞刺的产生，提高表面质量，在采用硬质合金刀具进行加工时，切削用量应比车削一般碳钢类工件稍低些，特别是切削速 度不宜过高(vc=50～80m/min)；切削深度ap不宜过小，以避免切削刃和刀尖划过硬化层，ap=0.4～4mm；因此进给量f对刀具耐用度影响 不如切削速度大，但会影响断屑和排屑，拉伤、擦伤工件表面，影响加工的表面质量，进给量一般取f=0.1～0.5mm/r。

不锈钢尤其是奥氏体型不锈钢的塑性较好，在切削加工时，产生的切屑难以折断，加大了切屑与刀具前刀面之间的摩擦力，增大了切削力。同时，因加工硬化会增大 被切削材料的硬度和强度，也导致切削力增大。为此，在合理选择刀具材料、刀具的几何角度和切削用量的基础上，对不锈钢和45钢做了切削力对比试验。试验结 果表明，在相同切削用量的情况下，加工不锈钢时切削力比加工45钢时只增加了8.5%。

合理选择刀具材料、刀具几何角度和切削用量，对于提高不锈钢切削加工的生产效率和加工工件质量是完全能够实现的。