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喷 焊合金粉末已成功地应用于提高零件表面的耐磨性和抗腐蚀性等方面．例如：很好地解决了水泵过 流部件的耐磨损问题，汽油机凸轮轴耐磨性和水轮机的汽蚀问题．现已扩展到了涂铸工艺上，解决了形状复杂件表面强化问题．在零部件的修复方面，也有着非常突 出的优越性．但是由于涂层表面机械加工难度大，制造费用高，生产率低，严重制约了合金涂层工艺的推广应用．本文通过试验证明了使用普通的车削方法加工合金 涂层细长轴是完全可能的，可获得较高几何精度、较低表面粗糙度和较高的尺寸精度，降低了制造成本，提高了产品质量．１涂层细长轴工艺性能分析喷焊合金粉末 经过喷焊工艺，喷涂在金属基体表面，形成硬度极高的金属间化合物Ｃｒ２Ｂ和ＣｒＢ，从而提高了合金涂层的硬度和耐磨性．同时形成的Ｃｒ７Ｃ３和ＣｒＣ６化 合物也能提高涂层的硬度和耐磨性，但韧性降低．在部分合金中加入一些其它元素和稀土元素，能显著地提高合金涂层的耐腐蚀性、红硬性和耐热性．喷焊合金粉末 各成分的质量分数及特性见表１．表１喷焊合金粉末各成分的质量分数及特性类别ｗ／％ＦｅＣｕＣｒＢＳｉＳｎＣＰＮｉ特性熔点／℃硬度镍基 Ｇ１１７９～１１１．０１０～１３２．５～４．０３．０～４．５０．５剩余９５０～１０５０ＨＲＣ４０～５０铁基Ｇ３１４４４～４８１５２．０～４． ０３．０～５．０１．３３０９８０～１１００ＨＲＣ５０～６０１５０＃铜阀粉末８１．５～８７．０１．０～２．０７～１００．３～０． ５４～６１０００～１０３０ＨＢ１３０～２００由表１可知，喷焊后的零件采用普通切削加工的方法在工艺上是可行的．１．１适应的刀具材料选择喷焊合金粉末 具有自熔性，喷焊后涂层与基体产生冶金结合，能承受较大的加工应力．通常喷焊涂层含有弥散的硬质相，与不锈钢、高强钢和高温合金有相似之处，表面硬度 ＨＲＣ≥６０．采用切削加工时，切削温度高，磨料磨损作用大，刀具后刀面会急剧磨损，因而必须选择耐磨损、耐高温的刀具材料．选择好相适应的刀具材料，合 金涂层是可以加工的．１．２加工工艺系统的刚度要求喷焊合金粉末涂层具有较强的硬度和较高的耐磨性，同时还夹杂有气孔和表面不平整等缺陷．加工时易引起振 动，这样既影响表面加工质量，又非常容易损坏刀具．为了使切削平稳，要求工艺系统具有一定的刚性，特别是加工机床刚度必须满足工艺要求．１．３刀具材料的 特性要求刀具材料必须具有较高的硬度，良好的耐磨性，具备足够的强度和韧性，以抵抗冲击和振动；同时，刀具材料也要具备较好的高温硬度和导热性能．目前国 内的刀具材料可满足此条件．１．４合理选择刀具几何参数和工艺参数细长轴零件的加工难点在于加工过程中在纵向力的作用下易产生变形，特别是合金涂层的细长 轴，涂层硬度高，刀具易磨损，易产生振动，给加工带来了较大的难度．因此选择合理的刀具几何参数和工艺参数非常重要［１］．２试验装置及方法基材选用经过 固溶处理后的５０ｍｍ×１８００ｍｍ的高温合金ＧＨ１８０，其各成分的质量分数见表２．表２高温合金ＧＨ１８０各成分的质量分数ｗ％ ＣＣｒＮｉＷＭｏＡｌＴｉＦｅ≤０．０６１８．００～２１．００４０．００～４４．００１．８０～２．２０３．７０～４．３００．３５～０．７５１． ８０～２．２０剩余表３Ｎｉ６０合金粉末各成分的质量分数ｗ％ＮｉＣｒＢＳｉＦｅＣ６０．０～７２．０１６．０３．５４．５≤１５．００．８合金粉末选用 ２００目Ｎｉ６０，其各成分的质量分数见表３．在ＣＷ６１６３×２０００车床上用氧乙炔焰手工喷焊，喷焊后不经任何热处理，然后进行车削加工．刀具材料为 ＣＢＮ和ＹＤ０５．用刀具角度测试仪测量刀具角度，用表面粗糙度样板对照零件表面粗糙度，用千分尺、千分表测量零件几何尺寸及形位公差，用ＴＧ３２８８Ｃ 电光分析仪测试表面耐磨性．３试验结果与分析３．１试验结果精车Ｎｉ６０，Ｎｉ１０２＋３５％Ｃｏ／ＣＷ，Ｎｉ１０２＋Ｆｅ，Ｎｉ１０５＋Ｆｅ和 Ｇ１１２，喷焊外圆切削试验结果见表４．试验结果表明，硬质合金刀具ＹＤ０５与ＣＢＮ比较，ＣＢＮ是切削加工热喷涂涂层效果最好的刀具材料．从表４的数据 分析可知，只要选择合理的切削参数，可以获得最低表面粗糙度和最小后刀面磨损．采用ＣＢＮ刀具材料加工合金涂层细长轴，表面粗糙度达到０．８～１． ６μｍ，相当于磨削的效果，实现了以车代磨［２］．３．２结果分析１）热喷涂涂层对刀具材料要求具有高的硬度与高的耐磨性，同时还应具备足够的抗弯强度与 韧性．表４喷焊粉末外圆切削试验结果刀具牌号物理力学性能硬度抗弯强度σ／ＭＰａ喷涂材料ＨＲＣ切削用量刀具几何参数ｖ／（ｍ·ｍｉｎ－１）ｆ／ （ｍｍ·ｒ－１）ａｐ／ｍｍγ０／（°）α ０／（°）Ｋｒ／（°）Ｋｒ′／（°）λｓ／（°）γｅ／ｍｍ表面粗糙度Ｒａ／μｍ刀具后刀面磨损δ／ｍｍＣＢＮＨＶ５０００５７０Ｎｉ１０２＋ Ｆｅ７０７９．００．２００．１５－６７４５１０－２０．８１．２５～１．６００．０１８Ｎｉ１０２＋３５％Ｃｏ／ＣＷ６０７９．００．２００．２５－ ５６３０１０００．８０．８０～１．６００．０４１Ｎｉ１０５＋Ｆｅ５８７９．００．２００．２０－６８３０１５６０．８１．６００． ０３０Ｎｉ６０６０７９．００．２００．１５－５６３０１５００．８１．６００．０２０Ｇ１１２５５７９．００．３００．３０－３６１５１０００．８０． ８０～１．２５０．０１３ＹＤ０５ＨＲＡ９４１２００～１４００Ｇ１１２５５２５．００．２４０．２０－６８１５１０－２０．１２．５０～５．０００． ２００Ｎｉ１０２＋３５％Ｃｏ／ＣＷ７０１．６０．４５０．２０－５６１０１０６０．５２．５０～５．０００．１６０Ｎｉ１０５＋Ｆｅ６０１７．００． ３００．１５－５６２５３０００．８１．００～２．５００．４５０Ｎｉ１０２＋Ｆｅ５８２１．８０．３００．２５－５６２５３０００．８１．００～５． ０００．４００Ｎｉ６０６０８．７０．６００．１５－５６１５１５－２０．５１．０００．２００图１ＹＤ０５与ＣＢＮ刀具后刀面磨损曲线２）ＣＢＮ是我国 成都工具研究所生产的ＬＤＰ－Ｊ－ＣＦ刀片，硬度ＨＶ５０００，抗弯强度５７０ＭＰａ，热稳定性大于１０００℃．加工喷涂合金涂层，切削速度可比ＹＤ０５ 硬质合金刀片提高４～５倍；ＣＢＮ刀片刀具后刀面磨损δ是ＹＤ０５硬质合金刀片的１／１０（见图１），完全可以满足喷涂涂层的切削加工要求［３］．４生产 应用情况在炼油行业的高温蝶阀阀杆的加工中运用这种技术，对阀杆实施Ｎｉ６０粉末喷涂，再进行车削加工．加工后其表面粗糙度达到１．２５，提高工效５倍以 上，提高零件寿命１０倍以上，经济效益十分显著．５结论１）采用ＣＢＮ（立方氮化硼）刀片在普通车床上加工Ｎｉ１０２＋３５％Ｃｏ／ＣＷ，Ｎｉ６０， Ｇ１１２等喷焊涂层，车削速度高，表面粗糙度达到０．８～１．６μｍ，相当于磨削加工的效果，实现了以车代磨．２）采用以车代磨工艺，车削喷焊合金涂层， 切削速度高，加工性能好，可以提高工作效率４～５倍．CBN刀具加工合金涂层细长轴试验研究@黄建龙@胡立志$甘肃工业大学机电工程系刀具,切削,涂层, 粉末,立方氮化硼通过对合金涂层的机加工性能分析，并采用ＣＢＮ（立方氮化硼）刀具对合金涂层细长轴进行切削实验，得出使用ＣＢＮ刀具以车代磨的条件及优 越性．研究了刀具磨损及其寿命，给出了ＣＢＮ刀具以车代磨的适用范围．１华南工学院，甘肃工业大学．金属切削原理及刀具设计．上海：上海科学技术出版社， １９８１．１２７～１４７２胡立志．镍基合金涂层的加工工艺研究．甘肃工业大学学报，１９９７，２３（２）：５５～５８３株洲硬质合金厂．硬质合金使用技 术．重庆：重庆人民出版社，１９８２．１０１～１０４０１８Ｎｉ１０２＋３５％Ｃｏ／ＣＷ６０７９．００．２００．２５－５６３０１０００．８０． ８０～１．６００．０４１Ｎｉ１０５＋Ｆｅ５８７９．００．２００．２０－６８３０１５６０．８１．６００．０３０Ｎｉ６０６０７９．００．２００．１５ －５６３０１５００．８１．６００．０２０Ｇ１１２５５７９．００．３００．３０－３６１５１０００．８０．８０～１．２５０． ０１３ＹＤ０５ＨＲＡ９４１２００～１４００Ｇ１１２５５２５．００．２４０．２０－６８１５１０－２０．１２．５０～５．０００．２００Ｎｉ１０２＋ ３５％Ｃｏ／ＣＷ７０１．６０．４５０．２０－５６１０１０６０．５２．５０～５．０００．１６０Ｎｉ１０５＋Ｆｅ６０１７．００．３００．１５－ ５６２５３０００．８１．００～２．５００．４５０Ｎｉ１０２＋Ｆｅ５８２１．８０．３００．２５－５６２５３０００．８１．００～５．０００． ４００Ｎｉ６０６０８．７０．６００．１５－５６１５１５－２０．５１．０００．２００图１ＹＤ０５与ＣＢＮ刀具后刀面磨损曲线２）ＣＢＮ是我国成都工具 研究所生产的ＬＤＰ－Ｊ－ＣＦ刀片，硬度ＨＶ５０００，抗弯强度５７０ＭＰａ，热稳定性大于１０００℃．加工喷涂合金涂层，切削速度可比ＹＤ０５硬质合金 刀片提高４～５倍；ＣＢＮ刀片刀具后刀面磨损δ是ＹＤ０５硬质合金刀片的１／１０（见图１），完全可以满足喷涂涂层的切削加工要求［３］．４生产应用情况 在炼油行业的高温蝶阀阀杆的加工中运用这种技术，对阀杆实施Ｎｉ６０粉末喷涂，再进行车削加工．加工后其表面粗糙度达到１．２５，提高工效５倍以上，提高 零件寿命１０倍以上，经济效益十分显著．５结论１）采用ＣＢＮ（立方氮化硼）刀片在普通车床上加工Ｎｉ１０２＋３５％Ｃｏ／ＣＷ，Ｎｉ６０，Ｇ１１２等喷 焊涂层，车削速度高，表面粗糙度达到０．８～１．６μｍ，相当于磨削加工的效果，实现了以车代磨．２）采用以车代磨工艺，车削喷焊合金涂层，切削速度高， 加工性能好，可以提高工作效率４～５倍．
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