PDF《用于加工 Inconel718 的切削刀具发展现状》

收稿日期 :2009 年8月用于加工 Inconel718 的切削刀具发展现状 李刘合1 ,2 ,杨海健1 ,陈五一1 ,朱剑豪2

1 北京航空航天大学 ;

2 香港城市大学 摘要 :镍基高温合金 Inconel718 具有熔点高、 热传导率低、 加工硬化现象严重的特点 ,被认为是最难加工的金属 材料之一.

近年来 ,随着航空航天、 能源动力技术的飞速发展 ,Inconel718 高温合金的应用越来越多 ,其高速、 高效切 削的加工需求也日益扩张 ,其切削工艺的制定、 尤其是切削刀具的选择越来越重要.本文综述了常用于加工 In2 conel718 的刀具(高速钢、 硬质合金、 陶瓷、 立方氮化硼) 及其涂层刀具的加工性能 ,分析了不同涂层对于刀具寿命和 工件表面质量的影响 ,对硬质合金刀具和陶瓷刀具作了详尽的对比分析.最后 ,对高速钢、 陶瓷、 硬质合金和立方 氮化硼刀具切削 Inconel718 的应用情况进行了总结 ,给出了 Inconel718 高温合金切削加工刀具选择的有益参考. 关键词 :Inconel718 ;

高速钢 ;

硬质合金 ;

陶瓷 ;

涂层 中图分类号 :TG506.

1 文献标志码 :A Review on Inconel718 Cutting Tools Li Liuhe ,Yang Haijian ,Chen Wuyi ,Paul. K. Chu Abstract : Supper alloy Inconel718 is one of the hardest machining materials because of its high melting point , low thermal conductivity and work2hardening at high temperatures. Rapid development in the aeronautic , astronautic and energy industry has raised the requirements for machining especially used in cutting. It has thus become more important to select the suitable cutting tools in machining applications. In this paper , several tools for cutting nickel2based alloys are introduced and they include high2 speed steel , carbide , ceramics , and boron nitride. We focus our attention on carbide and ceramics , the effects of different coat2 ings on the tool life and surface quality. In addition , common applications of high speed steels , ceramics , carbide and boron ni2 tride tools are summarized. Useful references are provided with respect to cutting tools made of Inconel718. Keywords :Inconel718 ;

high speed steel ;

carbide ;

ceramic ;

coating

1 引言 Inconel718 合金(相当于国产牌号 GH4169) 是美 国国际镍公司于上世纪五十年代末最先研制成功的 镍铬沉淀硬化高温合金.合金中镍含量为

50 % -

55 % ,其余元素有 Cr、 Nb、 Mo 等.该合金在高温环 境中具有屈服强度高、 塑性好的特点 ,同时还具有良 好的成型性能、 较高的耐腐蚀性能、 高温抗氧化性能 以及耐辐射性能.与一般用面心立方 Ni3 (Al , Ti) ( γ ′ ) 进行沉淀强化的高温合金不同 ,Inconel718 的沉 淀相和基体之间共格畸变较大 ,致使该合金在高温 环境中依然具有很高的热强性、 良好的抗氧化性和 焊接性能 ,广泛应用于制造航空发动机涡轮盘、 压气 机盘、 轴和承力环等受力转动件[1 - 4] . 镍基合金在高温下仍具有较高强度 ,容易加工 硬化 ,使其切削加工十分困难 ,是最难加工的材料之 一.若将

45 # 钢的可切削性设为

100 % , 则In2 conel718 的相对可切削性仅为

6 % -

20 %(见图 1) . 图1几种金属的加工性能对比[ 5] Inconel718 的难加工性包括两个方面 :一是加工 件的表面质量难以保证 ,需要多次切削才能达到使 用要求 ;

二是刀具的磨损极其严重 ,刀具使用寿命 短.而刀具的磨损及使用寿命又会影响到工件的表 面质量 ,因此 ,在Inconel718 的切削加工过程中 ,研 究不同工艺下刀具的摩擦磨损机理、 刀具材料及其 切削参数的匹配显得尤为重要. 镍基高温合金影响刀具磨损和使用寿命的因素 很多 ,最主要的有以下几点 : (1) 切削力.Inconel718 合金含有许多高熔点金 属元素 ,构成组织结构致密的奥氏体固溶体 ,合金的 塑性好 ,原子结构十分稳定 ,需要很大能量才能使原 子脱离平衡位置 ,因此变形阻力大 ,其切削力是普通 钢材的