機用絲錐是用于攻削內......



機用絲錐是用于攻削內螺紋的一類絲錐，它屬于切削刀具的一種。傳統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，在現代刀具材料中占有很重要的地位。但隨著科技的發展，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性能得到顯著提高。因此在普通高速鋼的基礎上，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用，使用壽命成倍地提高。但在絲錐上的應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用，了解添加鋁對絲錐切削壽命的影響。 1 試驗方法 試驗材料 試驗用的鋁高速鋼為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行熱處理，加工成機用絲錐并進行切削試驗。鋁高速鋼與普通高速鋼淬火 鋁高速鋼淬火工藝：850℃預熱，1200℃加熱保溫，580℃～600℃分級后空冷；普通高速鋼820℃ 預熱，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 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。根據紅硬性試驗方法將試樣分別在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機用絲錐，根據GB/T969-1994規定的切削規范進行試驗。切削在臺鉆上進行，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，實際采用12mm，冷卻液(乳化液)流量為5L/min。 2 試驗結果與分析 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，根據資料，鋁高速鋼在淬火狀態，出現新的碳化物相，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，質硬而跪。 普通高速鋼與鋁高速鋼紅硬性測試結果
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表1 普通高速鋼紅硬性試驗數據 回火溫度實際硬度(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數據 回火溫度實際硬度(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℃時普通高速鋼硬度下降至56HRC，而鋁高速鋼的硬度達到最高值63.5HRC左右，之后隨溫度升高，兩根曲線都表現出硬度值快速下降，650℃時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用絲錐(6mm)切削結果 刃具編號普通高速鋼絲錐 切削情況(孔)銘高速鋼機絲錐 切削情況(孔)
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絲錐切削結果 由表3可以看出兩種不同材料制成的機用絲錐在試驗規范相同條件下進行對比試驗，普通高速鋼制成的絲錐平均切削1126個孔，而鋁高速鋼制成的絲錐平均切削1400個孔，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，產生固溶強化，同時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，并使刀具切削時不產生鋼屑粘刀現象，從而提高了生產效率。 3 經濟性能對比 普通高速鋼目前的價格為4.8萬元/噸，鋁高速鋼的價格為5.76萬元/噸，是前者的1.2倍。6mm的絲錐原材料價格為0.9元/支，最終的產品出售價為6.8元/支，使用鋁高速鋼材料，原材料的價格變為1.1元/支，其它生產流程一樣，產品出售價為7.0元/支，比前者高3%不到，壽命提高24%(根據前面的試驗)，這樣加工數量相同的螺紋孔，可以減少絲錐的用量，節省換裝的時間，降低生產成本，提高經濟效益。我國礦藏資源中鋁相對較多，鋁的價格低廉，比重輕。試驗證明，鋁高速鋼的切削性能要好于傳統的高速鋼，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高速鋼的一種高性能高速鋼材料。 4 結論 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。 從國內推廣方面來看，鋁高速鋼具有更大的使用前景。