用鋁高速鋼加工高溫合金

   前言
   汽輪機葉輪通常采用12%Cr鋼制造，但對于需要有足夠的高溫機械性能和持久塑性的，則用高溫合金材料GH698。

   由于材料成分含鎳較高，囚此機械加工性能很差，如采用W18Cr4V高速鋼加工，由于被加工材料韌性和粘性較大，切削刃極易粘屑并產生積屑瘤，使刀具刃口迅速鈍化，從而導致刀具校正刃與孔壁劇烈擠壓和摩擦，產生刺耳噪聲，加工幾個孔后，刀具切削刃即嚴重磨損，如繼續加工，則切屑會將工件拉出較深溝槽嚴乖時會造成刀具折斷。 

1 刀具材料
   GH698在常溫下機械性能并不高，但它組織中合金元素多，在切削溫度增大時形成各種碳化物、氮化物的硬質相，它存在Al2O3、SiO2的硬質點，硬度高(HV2000-3200)。合金的奧氏體組織在切削加工時塑性變形劇烈，斷裂韌性大，產生的切削力比一般中碳鋼增大2～3倍，加工硬化嚴重它的相對加工性能指標僅是45鋼的1/20～1/5, GH698是難加工的一種金屬材料。 

   刀具材料應選擇紅硬性高、高溫硬度高的材料，如美國的高鈷高速鋼M42(W2Mo9Cr4VCo8)和國產鋁高速鋼501(W6Ma5Cr4V2Al)，這兩種刀具材料都可滿足加工要求，但M42價格較高，從使用的經濟效率來講，用501更合理。501為國產新型刀具材料，它由2%的鎢鉑系高速鋼加人1%左右的鋁熔煉而成，具有硬度高、耐磨、紅硬性高、高溫硬度高、熱塑性好等優點，其硬度可達HRC67～69。用其制作刀具可對GH698高溫合金進行加工，但刀具的具體結構及幾何角度上應作某些改進。

2 刀具結構設計
   GH698高溫合金材料的特殊質地，刀具(以鉸刀為例)設計應作相應改進，由于此鉸刀用于反鉸加工，其刀具結構與普通鉸刀結構不同，在這里只介紹刀具切削部分的改進。 

減小前角go 
鉸刀前角決定于工件材料，由于GH698材料斷裂韌性大，加工時消耗切削功大，產生大量的切削熱，在高溫下材料中的硬質點對刀刃產生強烈的摩擦；而在溫度升高的過程中，刀具硬度又在下降。GH698合金下降卻不多，處于合金晶界上的強化相g的硬度還略有升高。所以刀具應減小前角go，增大刀尖角，提高刀具刀刃強度，增大刀尖散熱面積。 

增加齒數Z 
國家標準中規定，f3mm～f20mm鉸刀Z=6，現改為Z=8，在進給量一定時增加鉸刀齒數，每齒切削厚度減小，且導向性好，可減小鉸削表面粗糙度和提高尺寸精度。 

減小刃帶寬度f 
國家標準中規定，f10mm～f20mm刃帶寬度f=0.15mm～0.25mm�，F減小為f=0.1mm，減小刃帶寬度可減小刃帶與孔壁的摩擦減小刀具磨損。

3 鋁高速鋼刀具(鉸刀)的合理使用

開機前的準備和檢查 
與高速鋼相比，鋁高速鋼硬度高而抗彎強度、韌性低因此刀具安裝時應避免碰撞。鉸刀安裝后應檢查徑向跳動，應控制在0.02mm以內，徑向跳動過大，易使鉸刀加工中刀體振碎，同時孔徑擴大。另外，還應檢查鉸刀對中情況，若對中情況不好，則鉸削不均勻，受力不均，易出現“打”刀現象。 

鉸削用量 
由于GH698材質較“粘”，排屑空間受限，根據加工試驗(以精鉸為例)，推薦切削量為n=26r/min、f=0.05 mm/r。一般情況下，當出現不正常的鉸孔噪聲或切屑顏色明顯變化時，就應及時對鉸刀進行修磨。 

切削液 
為了延長刀具壽命得到良好的加工質量，切削液宜選用植物油加壓噴注。

4 需注意的問題
為保證鋁高速鋼刀具的切削性能，必須嚴格掌握熱處理工藝，防止氧化脫碳。 
應結合加工實踐選取最佳刀具幾何角度和切削用量，以防止刀具折斷，提高刀具壽命。