機(jī)用絲錐是用于攻削內(nèi)......



機(jī)用絲錐是用于攻削內(nèi)螺紋的一類絲錐，它屬于切削刀具的一種。傳統(tǒng)使用的材料是高速鋼，其中以W6Mo5Cr4V2居多，這一類鋼具有良好的紅硬性和耐磨性，在現(xiàn)代刀具材料中占有很重要的地位。但隨著科技的發(fā)展，特別是對新材料研究的深入，人們對刃具的材料提出了更高的要求，希望能使刃具在常溫和高溫下的力學(xué)性能得到顯著提高。因此在普通高速鋼的基礎(chǔ)上，添加鋁元素，制成鋁高速鋼。鋁高速鋼在銑刀、鉆頭等方面得到了很好地應(yīng)用，使用壽命成倍地提高。但在絲錐上的應(yīng)用還缺乏一定的研究。我們主要通過對鋁高速鋼的研究以及在絲錐上的運(yùn)用，了解添加鋁對絲錐切削壽命的影響。 1 試驗(yàn)方法 試驗(yàn)材料 試驗(yàn)用的鋁高速鋼為W6Mo5Cr4V2Al，由成都工具研究所提供；普通高速鋼為W6Mo5Cr4V2。以上兩種材料均由上海刃具廠有限公司進(jìn)行熱處理，加工成機(jī)用絲錐并進(jìn)行切削試驗(yàn)。鋁高速鋼與普通高速鋼淬火 鋁高速鋼淬火工藝：850℃預(yù)熱，1200℃加熱保溫，580℃～600℃分級后空冷；普通高速鋼820℃ 預(yù)熱，1190℃加熱，600℃分級后空冷。用XJD-05型金相顯微鏡分別觀察淬火后顯微組織，比較晶粒大小。 普通高速鋼與鋁高速鋼紅硬性對比試驗(yàn) 普通高速鋼1200 ℃ 淬火后，560℃回火三次；鋁高速鋼1200℃淬火后，580℃ 回火三次。根據(jù)紅硬性試驗(yàn)方法將試樣分別在600℃、625℃和650℃加熱4次，每次1h，然后冷卻，測量室溫硬度。 絲錐切削性能比較 普通高速鋼與鋁高速鋼制成6mm機(jī)用絲錐，根據(jù)GB/T969-1994規(guī)定的切削規(guī)范進(jìn)行試驗(yàn)。切削在臺鉆上進(jìn)行，被加工材料為45鋼，硬度170HB ，切削速度5.3m/min，即28Or/min，切削深度8mm，實(shí)際采用12mm，冷卻液(乳化液)流量為5L/min。 2 試驗(yàn)結(jié)果與分析 鋁高速鋼與普通高速鋼的顯微組織 由圖1、圖2可以看到普通高速鋼(W6Mo5Cr4V2)的晶粒要比鋁高速鋼的晶粒來得大，普通高速鋼的奧氏體晶粒度11級，鋁高速鋼的奧氏體晶粒度12級。鋁高速鋼的淬火組織為隱針馬氏體+殘留奧氏體以及少量共晶碳化物，根據(jù)資料，鋁高速鋼在淬火狀態(tài)，出現(xiàn)新的碳化物相，即g-VC相，這是一種含Al或Cr的碳化物相，它在晶粒內(nèi)部彌散析出，亦有沉積于M6C上，但含Al量不宜過高，若含量超過4%則形成含Al的碳化鐵，質(zhì)硬而跪。 普通高速鋼與鋁高速鋼紅硬性測試結(jié)果
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表1 普通高速鋼紅硬性試驗(yàn)數(shù)據(jù) 回火溫度實(shí)際硬度(HRC)平均硬度(HRC)
60058.559.560.059.560.059.5
62556.056.055.556.056.556.0
65048.042.546.546.047.547.2
表2 鋁高速鋼紅硬性試驗(yàn)數(shù)據(jù) 回火溫度實(shí)際硬度(HRC)平均硬度(HRC)
60061.562.062.062.061.561.8
62563.063.563.564.063.563.5
65052.552.052.55352.552.5
由圖3紅硬性曲線可以看到在同樣回火溫度600℃、625℃、650℃，鋁高速鋼的平均硬度要高于普通高速鋼，625℃時(shí)普通高速鋼硬度下降至56HRC，而鋁高速鋼的硬度達(dá)到最高值63.5HRC左右，之后隨溫度升高，兩根曲線都表現(xiàn)出硬度值快速下降，650℃時(shí)普通高速鋼的硬度只有47.2HRC，而鋁高速鋼的硬度仍有52.5HRC。 表3 普通高速鋼與鋁高速鋼機(jī)用絲錐(6mm)切削結(jié)果 刃具編號普通高速鋼絲錐 切削情況(孔)銘高速鋼機(jī)絲錐 切削情況(孔)
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絲錐切削結(jié)果 由表3可以看出兩種不同材料制成的機(jī)用絲錐在試驗(yàn)規(guī)范相同條件下進(jìn)行對比試驗(yàn)，普通高速鋼制成的絲錐平均切削1126個(gè)孔，而鋁高速鋼制成的絲錐平均切削1400個(gè)孔，后者比前者切削壽命提高24%。鋁高速鋼中Al能提高W、Mo在鋼中的溶解度，產(chǎn)生固溶強(qiáng)化，同時(shí)Al的化合物在鋼中起“釘扎”作用。從的加入增加了高速鋼的碳化物析出量，從而提高了鋼的抗回火性和紅硬性，故鋼的常溫、高溫硬度和耐磨性均能提高，強(qiáng)度和韌性也都比較高。另外，鋁的加人改善了鋼的韌性，并使刀具切削時(shí)不產(chǎn)生鋼屑粘刀現(xiàn)象，從而提高了生產(chǎn)效率。 3 經(jīng)濟(jì)性能對比 普通高速鋼目前的價(jià)格為4.8萬元/噸，鋁高速鋼的價(jià)格為5.76萬元/噸，是前者的1.2倍。6mm的絲錐原材料價(jià)格為0.9元/支，最終的產(chǎn)品出售價(jià)為6.8元/支，使用鋁高速鋼材料，原材料的價(jià)格變?yōu)?.1元/支，其它生產(chǎn)流程一樣，產(chǎn)品出售價(jià)為7.0元/支，比前者高3%不到，壽命提高24%(根據(jù)前面的試驗(yàn))，這樣加工數(shù)量相同的螺紋孔，可以減少絲錐的用量，節(jié)省換裝的時(shí)間，降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。我國礦藏資源中鋁相對較多，鋁的價(jià)格低廉，比重輕。試驗(yàn)證明，鋁高速鋼的切削性能要好于傳統(tǒng)的高速鋼，耐磨性、切削壽命都有了較大的提高。因此鋁高速鋼不失為適宜于我國國情能逐步替代傳統(tǒng)高速鋼的一種高性能高速鋼材料。 4 結(jié)論 鋁高速鋼與普通高速鋼紅硬性相比有顯著提高，可提高切削性能，延長工具使用壽命。 鋁高速鋼絲錐比普通高速鋼絲錐使用壽命有一定的提高。 從國內(nèi)推廣方面來看，鋁高速鋼具有更大的使用前景。