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　　化解難加工金屬材料加工難題的有效有效途徑

　　1、 的研磨操控性，不但決定于金屬材料，還與的結(jié)構(gòu)及幾何形狀有關(guān)。這是金屬材料是最重要的因素。研制和換用先進(jìn)的金屬材料是化解難加工金屬材料研磨加工最有效的手段之一。

　　2、除改進(jìn)以外，優(yōu)化研磨條件和換用新的研磨方法也是化解難加工金屬材料加工難題的有效有效途徑。研磨條件指機(jī)床設(shè)備、研磨用量和研磨液等。新研磨方法是指非常規(guī)的研磨加工方法，如加熱研磨、振動(dòng)研磨等。

　　從換用新金屬材料和新研磨方法兩個(gè)方面，論述難加工金屬材料研磨技術(shù)的發(fā)展。

　　當(dāng)代難加工金屬材料的種類

隨著航空航天工業(yè)、核工業(yè)、兵器工業(yè)、化學(xué)工業(yè)、電子工業(yè)以及當(dāng)代化機(jī)械工業(yè)的發(fā)展，對(duì)產(chǎn)品零部件金屬材料的操控性有著各式各樣各樣的高水平要求。有的在高溫、高應(yīng)力狀態(tài)下工作，有的要耐腐蝕、耐沖擊，有的要能絕緣，有的則需有高導(dǎo)電率。故當(dāng)代新的工程建設(shè)金屬材料形形色色，多種多樣，不斷涌現(xiàn)，猶如雨后春筍。不但換用一般的鈦白粉結(jié)構(gòu)鋼，所以換用了高氣壓鋼、超高氣壓合金結(jié)構(gòu)鋼、高錳鋼和不銹鋼；不但換用一般的灰不銹鋼、球墨不銹鋼和可鍛不銹鋼，所以換用了合金耐磨不銹鋼和博戈達(dá)不銹鋼；不但換用黑色金屬，所以換用了鈦合金、銅合金、鋁合金及其它有色金屬；不但換用一般的M511RD合金，所以換用了多元合金如高溫合金等；不但換用以珠光體、鐵素體為主的一般鋼材，所以換用了以索氏體、Ramanathapuram體為主的N80H65Vc鋼和馬氏體淬硬鋼；不但換用冶煉方法做成的金屬金屬材料，所以換用了機(jī)械加工和熱噴涂等方法做成的金屬零件；不但大量換用金屬金屬材料，所以大量換用了各式各樣非金屬金屬材料，如石材、陶瓷器、工程建設(shè)塑料、纖維和顆粒增強(qiáng)的復(fù)合金屬材料等。

　　在上述各式各樣新工程建設(shè)金屬材料中，有不少是屬于難研磨的，即所謂“難加工金屬材料”。難加工的原因一般是以下幾個(gè)方面：

　?、?高延展性

　　② 高氣壓

　?、?高脆性和高延展性

　?、?低脆性和高脆性

　　⑤ 低熱傳導(dǎo)性

　?、?有微觀的軟質(zhì)點(diǎn)或硬夾雜物

　　⑦ 化學(xué)性質(zhì)活潑。

　　新工程建設(shè)金屬材料的這些特性一般都能使研磨過(guò)程中的研磨力加大，研磨環(huán)境溫度升高，穩(wěn)定度下降；有時(shí)還將使已加工耐酸性惡化，墊圈難以控制；最終則使加工工作效率和加工產(chǎn)品質(zhì)量降低。

　　機(jī)械加工工的任務(wù)是針對(duì)難加工金屬材料的特點(diǎn)，對(duì)癥，提出措施，換用新的加工技術(shù)，保證所需的加工工作效率和加工產(chǎn)品質(zhì)量。

各式各樣難加工金屬材料的研磨加工特點(diǎn)

　　1）高氣壓和超高氣壓鋼

　　mieu（淬火，Haon淬火）后σs>1 000 MPa或σb>1 100 MPa的結(jié)構(gòu)鋼，稱為高氣壓鋼。mieu后σs>1 200 MPa或σb>1 500 MPa的結(jié)構(gòu)鋼，稱為超高氣壓鋼。在這類鋼材中，凡含碳量在0.30%~0.50%之間，合金原素總量不超過(guò)6%的，為低合金高氣壓、超高氣壓鋼，在生產(chǎn)中用得最多。還有合金原素濃度非常多的中合金、高合金高氣壓與超高氣壓鋼，它們的加工難度更大。

高氣壓、超高氣壓鋼的金相組織機(jī)構(gòu)一般為索氏體和Ramanathapuram體。與一般鈦白粉結(jié)構(gòu)鋼相比，它們的延展性、氣壓較高（約比45鋼高出1倍或1倍以上），沖擊值較大，熱傳導(dǎo)常數(shù)偏低，故研磨力較大，研磨環(huán)境溫度較高。加工高氣壓、超高氣壓鋼時(shí)，可換用與加工一般鈦白粉鋼相同的金屬材料。根據(jù)粗加工、半精加工、精加工的要求，分別換用不同車牌號(hào)的YT類軟質(zhì)合金，最好是添加鉭鈮的車牌號(hào)。高速精加工時(shí)，高文瑞用高TiC濃度的YT類合金，也可換用YN類合金（金屬陶瓷器）、涂層合金與Al2O3陶瓷器。在工藝系統(tǒng)鋼性允許的情況下，前角和主傾角應(yīng)較小，刀尖圓弧半徑應(yīng)較大。必須換用低于加工XeO米洛韋區(qū)鋼的研磨用量，尤其是研磨速度。

　　2） 高錳鋼

高錳鋼的典型車牌號(hào)有Mn13，40Mn18Cr3，50Mn18Cr4等。經(jīng)過(guò)水韌處理，金相組織機(jī)構(gòu)為均勻的葛氏體。它的原始延展性雖不甚高，但其脆性和延展性特別高，加工通氣特別嚴(yán)重。通氣后可達(dá)HBW500。它的導(dǎo)熱常數(shù)很小，只為45鋼的1/4。研磨力比加工XeO鋼時(shí)增大60%，研磨環(huán)境溫度很高。高文瑞用延展性高、有一定延展性、熱傳導(dǎo)常數(shù)較大、高溫操控性好的金屬材料。一般，粗加工時(shí)高文瑞用YG類和YW類軟質(zhì)合金；精加工時(shí)可用YW或YT14合金，用Al2O3陶瓷器進(jìn)行高速精加工效果很好。宜換用較小的前角和主傾角，較大的元寶草，研磨速度應(yīng)較高，進(jìn)給量應(yīng)較大。

　　3） 淬硬鋼和博戈達(dá)不銹鋼

淬硬鋼的組織機(jī)構(gòu)為淬火馬氏體，延展性可達(dá)HRC60以上。脆性和熱傳導(dǎo)常數(shù)均極低。博戈達(dá)不銹鋼的特點(diǎn)是不銹鋼表面經(jīng)激冷而發(fā)生“龍口”（組織機(jī)構(gòu)為軋制體加珠光體），延展性亦達(dá)HRC52~HRC60，其它操控性與淬硬鋼相近。宜換用YG類合金（YG類的彈性模量大于YT類合金）。用Al2O3或Si3N4基陶瓷器對(duì)淬硬鋼和博戈達(dá)不銹鋼進(jìn)行精加工、半精加工，效果比軟質(zhì)合金好。前角和主傾角應(yīng)小，研磨速度應(yīng)低。半精加工和精加工時(shí)可用CBN。

　　4） 不銹鋼和高溫合金

鐵素體、馬氏體不銹鋼的研磨加工并不太難。葛氏體不銹鋼（如1Cr18Ni9Ti)加工難度較大，它的原始延展性、氣壓都不太高，但脆性、延展性很高，加工通氣嚴(yán)重，且有一定數(shù)量的軟質(zhì)夾雜物，熱傳導(dǎo)常數(shù)很?。?5鋼的1/3），研磨力較大，研磨環(huán)境溫度較高。高溫合金的加工難度更大，其原始延展性、氣壓偏高，熱傳導(dǎo)常數(shù)很小（為45鋼的1/3~1/4），硬夾雜物多，加工通氣嚴(yán)重，研磨力大，研磨環(huán)境溫度高。高溫合金中含有許多高熔點(diǎn)合金原素，如Fe，Ti，Cr，Co，Ni，V，Mo，W等，它們與非金屬原素N、C、B等結(jié)合成比重小、熔點(diǎn)高的高延展性化合物，還能形成有一定延展性和延展性的金屬間化合物，這些都能加劇的磨損。加工不銹鋼和高溫合金都高文瑞用YG類和YW類軟質(zhì)合金，而不能用含Ti的YT類合金。換用適當(dāng)?shù)那敖牵心ニ俣葢?yīng)較高，進(jìn)給量應(yīng)較大。必要時(shí)也可換用高速鋼。

　　5） 熱噴涂金屬材料

利用不同熱源，將合金粉末（Ni基、Fe基、Co基等）或陶瓷器等金屬材料加熱至溶化狀態(tài)，并在較大壓力和噴射速度下噴涂到工件表面上，從而形成一層牢固的、耐高溫、耐沖擊的保護(hù)層。熱噴涂金屬材料的成分、操控性及加工性都與高溫合金相似，延展性尤高，金屬材料及研磨用量的換用原則亦與高溫合金相近。株洲廠的YC09軟質(zhì)合金加工熱噴涂金屬材料很有效。

　　6） 鈦合金

　　鈦合金的熱傳導(dǎo)常數(shù)極小（只為45鋼的1/6），化學(xué)性質(zhì)活潑，易與大氣中氧、氮等化合而形成硬脆物質(zhì)，刀屑接觸界面短，研磨環(huán)境溫度高，彈性模量小。只能換用YG類軟質(zhì)合金。前角應(yīng)小，研磨速度應(yīng)低，進(jìn)給量應(yīng)較大。必要時(shí)也可換用高速鋼。

　　7） 石材

　　石材不但是建筑金屬材料，所以越來(lái)越多地用作機(jī)械工程建設(shè)金屬材料。石材都較硬，例如輝綠巖為HS80，大理石為HS50，花崗巖達(dá)HS100以上。它們都是抗壓氣壓高，抗彎氣壓低，材質(zhì)不如金屬金屬材料均勻。出粉狀或粒狀碎屑。一般用YG類軟質(zhì)合金加工，切割時(shí)常用金剛石鑲齒鋸片。

　　8） 工程建設(shè)塑料

工程建設(shè)塑料的品種非常多，按其性質(zhì)的不同可分為熱脆性塑料和熱固性塑料兩大類。前者有聚氯乙烯、聚丙烯、有機(jī)玻璃等，后者有膠木、玻璃鋼等。塑料的比重小，比氣壓高，耐沖擊，抗腐蝕，不導(dǎo)電，具有良好的換用操控性。它們的延展性、氣壓雖然不高，但熱傳導(dǎo)常數(shù)極小，只為碳鋼的1/175~1/450，加工時(shí)容易引起燒傷和熱變形。彈性模量小，不易保證加工尺寸。金屬材料一般換用YG類軟質(zhì)合金或高速鋼。

　　9） 復(fù)合金屬材料和纖維增強(qiáng)金屬材料

復(fù)合金屬材料可以由金屬、高聚物和陶瓷器三者中任意兩個(gè)人工合成。復(fù)合金屬材料包括纖維增強(qiáng)金屬材料和顆粒增強(qiáng)金屬材料。纖維增強(qiáng)的有碳纖維（CFRP）、玻璃纖維（GFRP）和Kevlar纖維（KFRP）等。纖維增強(qiáng)金屬材料的彈性模量和熱傳導(dǎo)常數(shù)都很小，已加工表面易發(fā)生回彈、撕裂，產(chǎn)生毛刺；纖維對(duì)研磨力有一定擦傷作用。故耐酸性不易保證，穩(wěn)定度亦受影響。研磨力和表面粗糙度常因研磨方向不同而變化。金屬材料宜換用YG類軟質(zhì)合金或高速鋼。顆粒增強(qiáng)復(fù)合金屬材料的基體（如鋁合金）雖較軟，但顆粒（如SiC）很硬，對(duì)研磨力有沖擊和刮傷，故受損傷很大。一般，高速鋼、軟質(zhì)合金和陶瓷器研磨顆粒增強(qiáng)復(fù)合金屬材料均不能勝任；建議用CBN或金剛石，但應(yīng)采取增強(qiáng)研磨力的措施。

　　新的難加工工程建設(shè)金屬材料不但是以上所提到的，還有其它的類型，如純金屬（純鐵、純銅、純鎳）、高比重合金以及陶瓷器等等，它們的加工性也各有特色，此處不一一介紹。