Inconel600的切削加工

郭 峰

GUO Feng

（陜西國防工業職業技術學院，西安 710302）

0 引言

高溫合金指的是一類在650℃～800℃以上仍然具有良好的的力學性能，化學性能以及一定的工藝性能的合金。高溫合金中最常用有鐵基高溫合金，鎳基高溫合金以及鈷基高溫合金。因為鎳基高溫合金的高溫強度最高，所以在高溫合金領域應用最為廣泛。

Inconel600是一種典型的鎳基固溶強化型高溫合金。鎳含量大于50%，熱強性高，最高溫度已達1100℃，優良的耐高溫腐蝕和抗氧化能力，切削加工性能很差，適合于制作在1100℃以下工作的低載荷零部件，例如，航空發動機的燃燒室以及加力燃燒室等耐高溫零部件。

Inconel600的化學成份和物理力學性能如表1所示。

1 Inconel600的切削加工難點

鎳基高溫合金Inconel600是一種極難切削的金屬材料。它的切削加工難度主要表現在以下幾方面：

1）切削力很大。Inconel600的延伸率大，塑性變形抗力大，抗斷裂韌性和持久塑性高，加工硬化非常嚴重，熱強性極高，所以切削力一般為加工鋼材的兩倍。

2）切削溫度很高。切削Inconel600時，切削力很大，切削變形很嚴重，切屑，工件與刀具之間存在著強烈的摩擦，繼而產生了大量的熱，而材料本身熱導率低，所以這就導致了切削區域的溫度很高。

3）刀具磨損嚴重。切削該材料時，切削力大，切削溫度高，使得刀具材料的硬度，強度，化學穩定性下降，刀具材料的磨粒磨損，粘結磨損，擴散磨損，氧化磨損都很嚴重，刀具壽命很低。加工該材料時，更換刀具的次數比更換零件的次數多得多，刀具壽命太低，是影響生產實際的最大因素。

4）加工硬化極其嚴重。由于該材料的軟化溫度高，強化系數大，在切削過程中產生塑性變形的同時，也產生了強烈的加工硬化，已加工表面的硬化程度甚至可以達到基體材料的兩倍以上。

5）切屑難以折斷。由于材料本身的塑性，韌性大，使得產生的帶狀切屑很難折斷，這樣既不安全，又影響生產任務的順利進行，是影響生產率提高的因素之一。

6）該材料切削中容易粘刀，影響切削過程的進行。

7）加工精度難以保證。切削該材料過程中切削溫度很高，工件產生的熱變形很大，一些尺寸精度和形狀精度很難保證。

8）加工效率低，加工成本大。在找不到與之相匹配的刀具材料的前提下，往往使用普通刀具材料，例如硬質合金，高速鋼等。在生產實際中，由于此類刀具壽命極低，而使用“刀海戰術”，也就是更換刀具或刃磨刀具的次數遠遠大于更換零件的次數，加工效率很低。一方面機床占用時間長，另一方面刀具損耗大，使得加工成本急劇增加，有時甚至無法完成生產任務。

表1 Incone的化學成份和物理力學性能

2 加工Inconel600時，各種切削要素的合理選擇

2.1 刀具材料的合理選擇

一般的高速鋼和硬質合金刀具材料并不能滿足要求，因為在加工Inconel600時，既要求刀具的刀刃非常鋒利，又要保證足夠的刀刃強度。在生產實際中，常常選用細晶粒硬質合金+TiCTiN或TiC-Al2O3-TiN復合涂層刀具，例如山特維克可樂滿的VNGP160408 S05F刀片，M05刀片，氮化硅基陶瓷刀具，例如，賽阿龍陶瓷刀具RNGN120700KY2100，PCBN聚晶立方氮化硼刀具，例如，鉆石牌YCB011數控刀片。SiC晶須增韌陶瓷，CBN立方氮化硼刀具等。

2.2 切削用量的合理選擇

切削速度對刀具的壽命影響最大，切削速度越高，刀具壽命越低，為了保證一定的刀具壽命，切削速度不宜過高，一般在20m/min～80 m/min內選取。

進給量對刀具壽命也有一定的影響，但是對已加工表面的表面粗糙度影響最大，為了獲取較低的表面粗糙度，一般進給量不能取太大，常在0.1mm/r～0.3mm/r內選取。

背吃刀量對刀具壽命的影響最小，但背吃刀量不能太小，太小會在工件材料的硬化層上切削，刀具磨損嚴重，也不能太大了，太大會引起機床的負載增加。常在0.3mm～5mm內選取。

2.3 刀具幾何參數的合理選擇

前角對刀具壽命的影響不大，但是前角太小，不利于排屑，前角太大，會削弱刀刃的強度，所以一般前角選取為3o～10o。

后角對刀具壽命的影響很小，一般選取為8o～15o。

刃傾角一般選取0o～4o。刃口倒棱寬取0.2～0.4mm。倒棱刃前角一般取0o～-5o。

如果是立銑刀，螺旋角一般選擇為28o～35o。

2.4 切削液的合理選擇

高速切削時，可以使用水溶液或乳化液，能快速冷卻切削區域。低速切削時，最好使用氯化切削油，能起到良好的潤滑效果，也可以用硫化切削油，但是必須在加工后用氰化鈉溶劑清洗硫染色。液氮，高壓水射流冷卻液等也都能取得良好的冷卻效果，但是成本比較高，目前大規模生產很少使用。

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