发布日期:2020-05-27 17:49:24
第一部分:铁基粉末冶金零件的特点
1、铁基粉末冶金零件的特点
粉末冶金其实是一种工艺技术,是将金属粉末(或金属粉末与非金属粉末的混合物)成型并烧结成材料,属于冶金和材料科学的分支,所以日常使用中常称此类材料为粉末冶金材料。但由于粉末冶金材料属于新工艺技术材料,所以每个厂家的材质配比都不相同,给加工带来了更多不确定性。以最常用的铁基粉末冶金零件为例,简述其特点和机械性能如下:
(1)多孔结构。多孔结构是粉末冶金(PM)零件的特性之一,对其加工性能优较大的影响,比如许多结构粉末冶金零件的孔隙率达15%-20%;过滤装置的粉末冶金零件孔隙率达50%;锻造粉末冶金零件的孔隙率为1%左右。增加材料的孔隙率可以提高零件的隔音性能,但是也给加工带来很大难题,孔隙率导致刀具切削刃容易疲劳,造成磨损加快,甚至出现崩刃;
(2)热导率低。粉末冶金材质的高孔隙率还降低了粉末冶金零件的热导率,由于切削温度非常高,易导致刀具磨损甚至变形,需要频繁换刀,或者引起零件报废。
(3)硬度高。粉末冶金零件热处理后变得更硬、更坚固,而且粉末冶金材质特殊再,它即使测得的宏观硬度在HRC20度左右,构成零件的颗粒硬度可能会高达HRC60度,这些硬客户里会导致严重的磨损。
第二部分:铁基粉末冶金产业领域
1、铁基粉末冶金。铁基粉末冶金材料常用于自润滑制品、结构件、软磁材料。
2、非铁基粉末冶金,如铜基粉末冶金、镍基粉末冶金等。
第三部分:铁基粉末冶金车削刀具-CBN刀具材质及优势
根据铁基粉末冶金材质的特性,目前在该领域应用较为成功的是立方氮化硼CBN刀具,CBN刀具在车削加工粉末冶金材料时,具有较高的耐磨性,可以获得更低的表面粗糙度(表面光洁度)。针对粉末冶金,采用BN-K50,BNK30,BN-K10,BN-H21(断续)材质CBN刀具,具体结构形式如下:
BN-K50材质CBN刀具车削铁基粉末冶金零件的优势
(1)精选优质CBN材料,良好的耐磨性可有效避免刀具急剧磨损;
(2)丰富的刃口处理实战经验,提高刀具寿命,减少毛刺;
(3)可获得Ra0.8以内的表面粗糙度,和稳定的尺寸精度;
CBN刀具车削铁基粉末冶金的切削参数
加工材质 |
推荐切削参数 |
CBN刀具牌号 |
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切削线速度 |
吃刀深度ap(mm) |
进给量 |
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粉末冶金零件 |
80-150(粗加工) |
≥0.5mm |
0.1-0.5 |
BNK30,BN-K10,BN-K50,BN-H21 |
90-350(精加工) |
≤0.5mm |
0.1-0.2 |
第四部分:CBN刀具车削铁基粉末冶金零的案例
1、CBN刀具BN-K50材质加工粉末冶金带轮的案例参数
侧重点在表面粗糙度和刀具使用寿命的提升。
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工件名称:带轮 工件材质:粉末冶金(HRC38) 刀片型号:BN-K50 DCGW11T304 切削参数:Vc=150m/min,Fr=0.1mm/r,ap=0.2mm 加工方式:干式切削 |
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刀具材质 |
表面粗糙度 |
刀具寿命 |
CBN刀具BN-K50材质 |
≤Ra0.8 |
450件 |
某品牌CBN刀片 |
Ra1.0 |
300件 |
2、CBN刀具BN-K10材质车削粉末冶金气门座圈的案例参数
侧重点在加工效率、刀具寿命和零件表面粗糙度方面的提升。
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工件名称:气门座圈 工件材质:粉末冶金 刀片型号:BN-K10 CCGW060204 切削参数:Vc=160m/min,Fr=0.03mm/r,ap=0.05mm 加工方式:干式切削 |
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刀具材质 |
切削速度 |
刀具寿命 |
表面粗糙度 |
CBN刀具BN-K10材质 |
160m/min |
400件 |
≤Ra0.8 |
某品牌CBN刀片 |
130m/min |
280件 |
Ra1.0 |
3、CBN刀具BN-H21材质加工粉末高速钢模具的案例参数
侧重点在效率和刀具寿命的提升。
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工件名称:粉末高速钢模具(HRC65) 加工工况:强断续切削 刀片型号:BN-H21 CNGA120408 切削参数:Vc=35-60m/min,Fr=0.1mm/r,ap=0.15mm 加工方式:干式切削 |
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刀具材质 |
刀具寿命 |
最终失效形式 |
CBN刀具BN-H21 |
5件 |
正常磨损 |
某日系品牌CBN刀片 |
<1件 |
破损碎裂 |
4、CBN刀具BN-K50材质加工粉末冶金同步器齿毂案例参数
侧重点在刀具寿命的提高。
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工件名称:同步器齿毂(端面和环槽加工) 工件材质:粉末冶金 刀片型号:BN-K50 DCGW11T304 切削参数:Vc=500m/min,Fr=0.1mm/r,ap=0.2mm 加工方式:干式切削 |
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刀具材质 |
刀具寿命(件) |
刀具寿命提高 |
CBN刀具BN-K50 |
145 |
45% |
某品牌CBN刀片 |
100 |
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5、CBN刀具BN-K50切槽加工粉末冶金齿毂案例参数
侧重点在刀具寿命的提高。
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工件名称:齿毂(切槽) 工件材质:粉末冶金 刀片型号:BN-K50 切削参数:Vc=125m/min,Fr=0.1mm/r,ap=0.2mm 加工方式:干式切削 |
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刀具材质 |
刀具寿命(件) |
刀具寿命提高 |
CBN刀具BN-K50 |
1500 |
67% |
某品牌CBN机夹槽刀 |
900 |
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6、CBN刀具BNK30加工粉末冶金齿毂案例参数
侧重点在效率和刀具寿命的提升。
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工件名称:变速箱齿毂(端面加工) 工件材质:粉末冶金 刀片型号:BNK30 CNGA120408 切削参数:Vc=200m/min,Fr=0.1mm/r,ap=0.25mm 加工方式:干式切削 |
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刀具材质 |
刀具寿命(件) |
效率 |
CBN刀具BNK30 |
700 |
提高2.5倍 |
涂层硬质合金刀片 |
60 |
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第五部分:总结展望
粉末冶金材料也在不断改进向更高级的新材料、新工艺发展,粉末冶金行业向高密度、高性能、高尺寸精度、低单位成本的趋势发展。