工件材料的鋸切加工性能與其本身的物理、力學(xué)性能有很大關(guān)系。主要影響模具鋼材因素有以下幾點(diǎn):
1、材料的強(qiáng)度和硬度
工件材料的硬度和強(qiáng)度越高,切削力就越大,消耗的功率也越大,切削溫度也越高,使鋸條齒尖的磨損加劇,切削加工性能就越差。特別是工件材料的耐熱性高的材料,在高溫切削時(shí),齒尖材料的硬度在高溫切削時(shí)與工件材料的硬度之比降低,切削加工性能變差,齒尖越容易磨損。這也是某些耐熱鋼、高溫合金鋼切削加工性差的主要原因。
此外也不是材料的硬度越低,越好加工。有些金屬如低碳、純鐵、純銅等硬度雖低,但塑性很高,也不好加工。硬度適中的鋼材較好加工如45號(hào)鋼。10號(hào)鋼雖然比45號(hào)鋼軟,但鋸切加工時(shí)難度比45號(hào)鋼大一些。有的用戶為了獲得較好的加工表面質(zhì)量,會(huì)適當(dāng)提高材料的硬度以有利于加工。
哪些特性會(huì)影響金屬材料的鋸切加工性能?
有的材料在鋸切加工中,被切削層材料產(chǎn)生劇烈的塑性變形,從而導(dǎo)致待切削表面發(fā)生硬化。材料經(jīng)加工硬化后,其硬度比原始硬度高很多,使齒尖發(fā)生磨損。故加工硬化現(xiàn)象越嚴(yán)重,刀具壽命越短,即材料的加工性越差。不銹鋼和合金材料等材料都有加工硬化的特點(diǎn)。
金屬組織中常有一定數(shù)量的細(xì)微硬質(zhì)夾雜物,這些夾雜物有比較高的硬度)則使刀具產(chǎn)生嚴(yán)重的磨料磨損,從而降低了材料的切削加工性。
2、材料的導(dǎo)熱性
工件材料的導(dǎo)熱性越好,由切屑帶走和由工件散出的熱量就越多,越有利于降低切削區(qū)的溫度,減少刀具的磨損,切削加工性好。例45鋼的導(dǎo)熱系數(shù)為50.2W/(m℃),而奧氏體不銹鋼和高溫合金的導(dǎo)熱系數(shù)僅為45鋼的1/3-1/4,這是其切削加工性低于45鋼的主要原因之一。而銅、鋁及其合金的導(dǎo)熱系數(shù)很大,為45鋼的2-8倍,這是它們切削加工性好的原因之一。
3、材料的韌性
韌性以沖擊值表示。韌性較大的材料,在切削變形時(shí)吸收的功較多,于是切削力和切削溫度也越高,并且不易斷屑,影響鋸切加工性。有些合金結(jié)構(gòu)鋼不僅強(qiáng)度高于碳素結(jié)構(gòu)鋼,沖擊值也越高,故較難加工。
4、材料的塑性
材料的塑性越大,切削時(shí)的塑性變形就越大,切削溫度就越高,刀具容易出現(xiàn)粘結(jié)磨損和擴(kuò)散磨損。在低速切削塑性高的材料時(shí)易產(chǎn)生機(jī)屑瘤,影響表面加工質(zhì)量,而且塑性大的材料,切削時(shí)候不易切削。但加工塑性太低的材料時(shí)候,則成為脆性材料,切削力和切削熱集中在切削刃附近,加劇刀具的磨損,也會(huì)影響切削加工性。例如,1Cr18NiTi不銹鋼的硬度與45鋼相近,但其塑性很大,故其加工難度比45鋼的加工難度大很多。
5、材料的形狀和規(guī)格
由于帶鋸條的特有的切削方法,材料越大,切削難度也就越大,一根100mm大P20鋼可以輕松用市面上任何一種帶鋸條切下來,但800mm大的P20鋼對(duì)普通鋸條就不是那么友好了,因?yàn)橐ㄟ^鋸切跨度至少820mm的導(dǎo)向臂將切削力傳送到每個(gè)齒尖上,對(duì)帶鋸條的加工精度、背邊強(qiáng)度便提出了很高的要求。所以,很多客戶寧愿選擇價(jià)格高的中g(shù)d鋸條,也不愿意去嘗試價(jià)格便宜的低端鋸條了。
很多帶薄壁孔的不銹鋼材料鋸切加工性能也會(huì)比常規(guī)實(shí)心的差,主要還是斷續(xù)切削帶給齒尖更大的沖擊力和更多次數(shù)的沖擊力,這時(shí)候,用戶需要謹(jǐn)慎選擇齒形和參數(shù)。
6、材料的其他性能
有些其他性能對(duì)切削加工性也有一定影響。如線膨脹系數(shù)大的材料,加工時(shí)熱脹冷縮,工件尺寸變化很大,故不易控制精度。彈性模量小的材料,在已加工表面形成過程中彈性恢復(fù)大,易與后刀面發(fā)生強(qiáng)烈摩擦。 某些材料的化學(xué)性質(zhì)也在一定程度上影響切削加工性。如切削鎂合金時(shí)候,粉末狀的碎屑易于氧化合而燃燒。切削鈦合金時(shí)候,高溫下易從大氣中吸收氧、氮,形成硬而脆的化合物,使切屑成為短碎片,切削力和切削熱都集中在切削刃附近,從而加速了齒尖的磨損。
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