□ 胡水良 □ 魏根波

中国工程物理研究院机械制造工艺研究所 四川绵阳 621000

1 试验背景

在钒合金材料车削过程中,钒合金容易与切削刀具中的合金元素发生化学反应,产生扩散现象,主要表现为明显的切屑粘刀,并且刃口磨损较为严重,影响零件的加工质量和效率。钒合金材料的塑性高,在切削过程中会产生强烈的切削变形,由此导致切削力和切削热急剧增大。另一方面,由于钒合金的导热性差,在切削过程中热量不易散发,切削区内形成较高温度,造成刀具剧烈磨损,进而失效。由以上介绍可见,钒合金是一种典型的难加工材料。笔者针对钒合金棒料,利用三种牌号的切削刀具进行切削试验。试验结果表明,KC5010 TiAlN涂层刀具在切削钒合金材料时,具有良好的切削效果。

2 钒合金材料性能分析

钒合金材料属于典型的难加工材料。试验中使用的V-5Cr-5Ti钒合金材料化学成分见表1,物理性能见表2。钒合金材料主要成分为钒、铬、钛。钒及其同族元素铌、钽与钨、钛、锆、铬为元素周期表中的临近元素,化学性质相似。钨、钛、锆、铬等是刀具或涂层的主要合金元素,钒与这些合金元素具有一定的亲和性,容易产生扩散现象。因此,钒合金材料在切削过程中不可避免地会与刀具中的合金元素产生反应,宏观表现为明显的切屑粘刀现象,且刃口磨损较为严重,同时影响零件加工质量。

表1 V-5Cr-5Ti化学成分

表2 V-5Cr-5Ti物理性能

3 车削试验

笔者选择硬质合金刀具、涂层硬质合金刀具对V-5Cr-5Ti钒合金棒料进行车削试验,对刀具使用寿命、刀具磨损量进行对比,明确不同刀具材料车削加工V-5Cr-5Ti钒合金材料的特性,为后续V-5Cr-5Ti钒合金材料加工选择刀具提供依据。……