第7章難加工結(jié)構(gòu)與難加工材料

1、NoImage第七章第七章 難加工材料與結(jié)構(gòu)的難加工材料與結(jié)構(gòu)的加工技術(shù)加工技術(shù)7.1 概述概述7.2 難加工材料的加工技術(shù)難加工材料的加工技術(shù)7.3 難加工結(jié)構(gòu)的加工技術(shù)工難加工結(jié)構(gòu)的加工技術(shù)工NoImage7.1 概述概述7.1.1材料的切削加工性材料的切削加工性l定義：定義：一定條件下工件材料切削加工的難易程度一定條件下工件材料切削加工的難易程度l材料可加工性的衡量：材料可加工性的衡量：l 刀具耐用度刀具耐用度l 已加工表面的完整性已加工表面的完整性l 切屑的控制切屑的控制l通常使用刀具耐用度作為衡量切削加工性的指標(biāo)通常使用刀具耐用度作為衡量切削加工性的指標(biāo)NoImage影響切削加工性的

2、主要因素影響切削加工性的主要因素NoImage1. 難加工材料的分類難加工材料的分類l鈦合金鈦合金l高溫合金高溫合金l不銹鋼不銹鋼 l高強(qiáng)度鋼與超高強(qiáng)度鋼高強(qiáng)度鋼與超高強(qiáng)度鋼l復(fù)合材料復(fù)合材料l硬脆性材料硬脆性材料NoImage(1) 鈦合金鈦合金l鈦的同素異構(gòu)體：鈦的同素異構(gòu)體：l鈦：六方晶格結(jié)構(gòu)鈦：六方晶格結(jié)構(gòu)l鈦：體心立方晶格結(jié)構(gòu)鈦：體心立方晶格結(jié)構(gòu)l鈦的合金：改變相變溫度及相分含量，添加適當(dāng)?shù)暮镶伒暮辖穑焊淖兿嘧儨囟燃跋喾趾?，添加適當(dāng)?shù)暮辖鹪囟玫讲煌愋偷拟伜辖鸾鹪囟玫讲煌愋偷拟伜辖餷相鈦合金：相鈦合金：TA，加工性能最好，加工性能最好l相鈦合金：相鈦合金：TB，加工性能最

3、差，加工性能最差l+相鈦合金：相鈦合金：TCNoImage(1) 鈦合金的性能鈦合金的性能l比強(qiáng)度高比強(qiáng)度高l熱強(qiáng)度、高溫強(qiáng)度高熱強(qiáng)度、高溫強(qiáng)度高l抗蝕性好抗蝕性好l低溫性能好低溫性能好 l化學(xué)活性大化學(xué)活性大 l導(dǎo)熱性差導(dǎo)熱性差 l彈性模量小彈性模量小記憶鈦合金鏡架鈦合金刀具NoImage(2) 高溫合金高溫合金l以鐵、鎳、鈷、鈦等為基的多組元復(fù)雜合金，能在以鐵、鎳、鈷、鈦等為基的多組元復(fù)雜合金，能在6001000的高溫氧化環(huán)境及燃?xì)飧g條件下工作，的高溫氧化環(huán)境及燃?xì)飧g條件下工作，而且還可以在一定應(yīng)力作用下長期工作，有優(yōu)良的熱而且還可以在一定應(yīng)力作用下長期工作，有優(yōu)良的熱強(qiáng)性能、熱穩(wěn)定性

4、能和熱疲勞性能。強(qiáng)性能、熱穩(wěn)定性能和熱疲勞性能。低膨脹、恒彈性、高彈性高溫合金精密合金高溫合金不銹鋼棒NoImage高溫合金分類高溫合金分類l基體合金元素：鐵基、鎳基和鈷基基體合金元素：鐵基、鎳基和鈷基l合金強(qiáng)化類型：固溶強(qiáng)化型，時(shí)效沉積強(qiáng)化合金強(qiáng)化類型：固溶強(qiáng)化型，時(shí)效沉積強(qiáng)化l成形方式：變形合金、鑄造合成形方式：變形合金、鑄造合 金和粉末冶金合金。金和粉末冶金合金。l使用特性：高強(qiáng)度合金、高屈服強(qiáng)度合金、抗松弛合使用特性：高強(qiáng)度合金、高屈服強(qiáng)度合金、抗松弛合金、低膨脹合金、抗熱腐蝕合金等金、低膨脹合金、抗熱腐蝕合金等NoImage(3) 不銹鋼不銹鋼l不銹鋼是指在大氣中或在某些腐蝕性介質(zhì)中

5、具有一定不銹鋼是指在大氣中或在某些腐蝕性介質(zhì)中具有一定耐腐蝕能力的鋼種。耐腐蝕能力的鋼種。l 馬氏體不銹鋼馬氏體不銹鋼 l 鐵素體不銹鋼鐵素體不銹鋼l 奧氏體不銹鋼奧氏體不銹鋼 l 奧氏體奧氏體-鐵素體不銹鋼鐵素體不銹鋼 l 沉淀硬化型不銹鋼沉淀硬化型不銹鋼不銹鋼閥門NoImage(4) 高強(qiáng)度鋼與超高強(qiáng)度鋼高強(qiáng)度鋼與超高強(qiáng)度鋼l高強(qiáng)度和超高強(qiáng)度鋼為具有高強(qiáng)度和超高強(qiáng)度鋼為具有一定合金含量的結(jié)構(gòu)鋼。經(jīng)一定合金含量的結(jié)構(gòu)鋼。經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理（淬火和中溫回過調(diào)質(zhì)處理（淬火和中溫回火），可獲高強(qiáng)度?；穑色@高強(qiáng)度。l高強(qiáng)度鋼：高強(qiáng)度鋼：b1.2GPa、s1GPal超高強(qiáng)度鋼：超高強(qiáng)度鋼：b1.5GPa

6、、s1.3GPal硬度在硬度在3550HRC之間。之間。NoImage(5) 復(fù)合材料復(fù)合材料l復(fù)合材料是由兩種或兩種以上的復(fù)合材料是由兩種或兩種以上的物理和化學(xué)性質(zhì)不同的物質(zhì)人工物理和化學(xué)性質(zhì)不同的物質(zhì)人工制成的多相組成固體材料，是由制成的多相組成固體材料，是由增強(qiáng)相和基體相復(fù)合而成的，并增強(qiáng)相和基體相復(fù)合而成的，并形成界面相。形成界面相。l 增強(qiáng)相是承載相，增強(qiáng)相是承載相，l 基體相是連接相，基體相是連接相，l 界面相是傳遞載荷，界面相是傳遞載荷，l三者的不同組分和不同復(fù)合工藝三者的不同組分和不同復(fù)合工藝使復(fù)合材料具有不同的性能。使復(fù)合材料具有不同的性能。碳納米管氧化鋁納米復(fù)相陶瓷NoIm

7、age復(fù)合材料的性能與種類復(fù)合材料的性能與種類復(fù)合材料的復(fù)合材料的性能性能l改善或克服組成材料的弱點(diǎn)，改善或克服組成材料的弱點(diǎn)，充分發(fā)揮其優(yōu)點(diǎn)；充分發(fā)揮其優(yōu)點(diǎn)；l它可按構(gòu)件結(jié)構(gòu)和受力要求，它可按構(gòu)件結(jié)構(gòu)和受力要求，給出預(yù)定的、分布合理的配套給出預(yù)定的、分布合理的配套性能，進(jìn)行材料的最佳設(shè)計(jì)；性能，進(jìn)行材料的最佳設(shè)計(jì)；l單一組成材料不具備的性能。單一組成材料不具備的性能。復(fù)合材料的復(fù)合材料的種類：種類：l聚合物為基體，其中以樹脂為聚合物為基體，其中以樹脂為基體的居多；基體的居多；l金屬或合金或陶瓷為基體。金屬或合金或陶瓷為基體。熱壓氮化硼及其復(fù)合材料NoImage(6) 硬脆性材料硬脆性材料l硬

8、脆性材料具有高強(qiáng)度、高硬度、高脆性、耐磨損和硬脆性材料具有高強(qiáng)度、高硬度、高脆性、耐磨損和腐蝕、隔熱、低密度和膨脹系數(shù)及化學(xué)穩(wěn)定性好等特腐蝕、隔熱、低密度和膨脹系數(shù)及化學(xué)穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，是一般金屬材料無法比擬的。點(diǎn)，是一般金屬材料無法比擬的。l自然和人工硬脆性材料自然和人工硬脆性材料 l金屬和非金硬脆性材料；金屬和非金硬脆性材料； l導(dǎo)電和非導(dǎo)電硬脆性材料；導(dǎo)電和非導(dǎo)電硬脆性材料；l晶體和非晶體硬脆性材料；晶體和非晶體硬脆性材料；陶瓷刀具NoImage7.1.3 難加工結(jié)構(gòu)難加工結(jié)構(gòu)l所謂難加工結(jié)構(gòu)是指在常規(guī)機(jī)床上加工時(shí)精度難以保所謂難加工結(jié)構(gòu)是指在常規(guī)機(jī)床上加工時(shí)精度難以保證或必須采用多軸聯(lián)

9、動才能加工出的結(jié)構(gòu)。證或必須采用多軸聯(lián)動才能加工出的結(jié)構(gòu)。l難加工結(jié)構(gòu)：外型面和內(nèi)型面難加工結(jié)構(gòu)。難加工結(jié)構(gòu)：外型面和內(nèi)型面難加工結(jié)構(gòu)。l外型面難加工結(jié)構(gòu)：薄壁件、葉片、渦輪盤、微小微外型面難加工結(jié)構(gòu)：薄壁件、葉片、渦輪盤、微小微細(xì)零件外型面及其它特殊復(fù)雜的型面。細(xì)零件外型面及其它特殊復(fù)雜的型面。l內(nèi)型面難加工結(jié)構(gòu)：蜂窩結(jié)構(gòu)、陣列孔、有特殊要求內(nèi)型面難加工結(jié)構(gòu)：蜂窩結(jié)構(gòu)、陣列孔、有特殊要求的小孔、窄縫及其它特殊復(fù)雜的形腔結(jié)構(gòu)。的小孔、窄縫及其它特殊復(fù)雜的形腔結(jié)構(gòu)。NoImage7.2 難加工材料的加工難加工材料的加工1. 鈦合金加工鈦合金加工2. 高溫合金加工高溫合金加工3. 不銹鋼加工不銹鋼

10、加工4. 高強(qiáng)度鋼和超高強(qiáng)度鋼的加工高強(qiáng)度鋼和超高強(qiáng)度鋼的加工5. 復(fù)合材料加工復(fù)合材料加工6. 脆性材料加工脆性材料加工NoImage7.2.1鈦合金的機(jī)械加工鈦合金的機(jī)械加工1. 鈦合金切削過程的特點(diǎn)鈦合金切削過程的特點(diǎn) 切屑形狀切屑形狀節(jié)狀切屑，背面呈鋸齒形節(jié)狀切屑，背面呈鋸齒形 切削形成的過程切削形成的過程l微小破裂；收到壓縮；產(chǎn)生微小破裂；收到壓縮；產(chǎn)生集中剪切集中剪切 熱導(dǎo)率低，切削溫度高熱導(dǎo)率低，切削溫度高 刀具以前刀面磨損為主刀具以前刀面磨損為主 6060vvKr變形特點(diǎn)：變形系數(shù)接近變形特點(diǎn)：變形系數(shù)接近1 1l 剪切變形大，壓縮變形小剪切變形大，壓縮變形小l 變形程度不均勻

11、，產(chǎn)生周期性集中剪切變形變形程度不均勻，產(chǎn)生周期性集中剪切變形NoImage2. 鈦合金的加工鈦合金的加工 車削：切削溫度高，工件回彈大車削：切削溫度高，工件回彈大 銑削：順銑改善切屑粘結(jié)銑削：順銑改善切屑粘結(jié) 磨削：磨削比低，與砂輪發(fā)生化學(xué)反應(yīng)磨削：磨削比低，與砂輪發(fā)生化學(xué)反應(yīng) 高速切削：高速切削：PCD刀具及高效冷卻方式刀具及高效冷卻方式 電解：電解：NoImage7.2.2 高溫合金的加工高溫合金的加工1. 高溫合金加工特性高溫合金加工特性l切削加工性差切削加工性差l切削變形大切削變形大 l加工硬化傾向大加工硬化傾向大 l切削力大切削力大 l切削溫度高切削溫度高l刀具易磨損刀具易磨損l表面質(zhì)量和精度不易保證表面質(zhì)量和精度不易保證NoImage2. 改善高溫合金切削加工性的措施改善高溫合金切削加工性的措施l盡量在硬化期前加工合金盡量在硬化期前加工合金l使用鋒利的銳角切刃的刀具使用鋒利的銳角切刃的刀具l使用強(qiáng)度高的幾何外形刀具使用強(qiáng)度高的幾何外形刀具l采取提高剛度措施的刀具采取提高剛度措施的刀具 l防止工件偏移防止工件偏移 l在鉆削加工中，采用較大的導(dǎo)程角在鉆削加工中，采用較大的導(dǎo)程角 l當(dāng)走刀次數(shù)較大時(shí)，改變切削深度當(dāng)走刀次數(shù)較大時(shí)，改變切削深度NoImage3. 高溫合金加工刀具高溫合金加工刀具l無涂層硬質(zhì)合金刀具無涂層硬質(zhì)合金刀具l涂層硬質(zhì)