高速鋼薄片T形銑刀變形校正

■潘明

在熱處理中如果工藝和操作不恰當(dāng)，比如加熱溫度偏高、刀具綁扎方法不恰當(dāng)或加熱時(shí)間過(guò)長(zhǎng)等，都會(huì)造成高速鋼薄形刀具熱處理后變形較大。

一些減小高速鋼薄形刀具變形的措施：采取兩次預(yù)熱；適當(dāng)降低加熱溫度；適當(dāng)縮短加熱時(shí)間；正確綁扎刀具；減小一次進(jìn)爐量，防止刀具之間相互接觸、擠壓等。但在實(shí)際熱處理過(guò)程中，有些刀具因?yàn)樾螤睢⒋笮〉纫蛩兀冃螁?wèn)題無(wú)法消除。

因熱處理中工藝和操作不恰當(dāng)造成批量刀具出現(xiàn)變形大的情況，筆者單位就出現(xiàn)過(guò)，一次進(jìn)爐量大而造成一批高速鋼薄片T形銑刀淬火后變形非常大。

1. 變形情況描述

這批高速鋼薄片T形銑刀材料為W6Mo5Cr4V2，數(shù)量為200件，硬度要求為63~66HRC。如圖1所示，銑刀長(zhǎng)150mm，銑刀片厚度1.5mm，熱處理前銑刀片厚度留余量為1mm左右，且形狀為“T”形。這批銑刀變形>0.3mm，最大變形達(dá)到0.7mm。

對(duì)于這種薄片銑刀，控制刀具變形的措施如：淬火加熱前采取兩次預(yù)熱（一次低溫預(yù)熱，加熱溫度為550℃左右；另一次中溫預(yù)熱，加熱溫度為850℃左右）；采取單件綁扎，減少一次進(jìn)爐量，防止刀具加熱時(shí)相互擠壓造成刀具出現(xiàn)較大的變形。

2. 高速鋼薄片T形銑刀的校正難度分析

這批高速鋼薄片T形銑刀的刀片薄，淬火后硬度又要求非常高，淬火后變形很難校正。

長(zhǎng)軸件刀具徑向圓跳動(dòng)變形大，可以采取多種方法校正變形，如趁熱校正法、熱點(diǎn)法、冷敲法。而這些方法對(duì)于該薄片T形銑刀不適合，上夾具回火校正的方法可能會(huì)有一定的效果，但是這批薄片銑刀中刀片部分變形大的數(shù)量多，采用該方法效率會(huì)很低。

3. 薄片T形銑刀的校正

上夾具回火校正的方法，夾具是專用的，用完可能以后就再也用不上了，考慮到成本，不可能做幾套夾具，而一個(gè)夾具一次只能校正一把銑刀，故效率低，只能另想辦法。

（1）銑刀退火 先將變形大的薄片T形銑刀進(jìn)行退火。高速鋼刀具退火非常麻煩，一般只在刀具變形太大，校正不過(guò)來(lái)或是硬度偏低，以及達(dá)不到設(shè)計(jì)要求時(shí)才會(huì)考慮退火返修。

這些T形銑刀的材料為W6Mo5Cr4V2，根據(jù)我公司現(xiàn)有設(shè)備情況，采用普通電阻爐退火。由于普通電阻爐內(nèi)的介質(zhì)是空氣，含有大量的氧氣，如果刀具直接放到普通電阻爐里進(jìn)行退火，刀具表面將出現(xiàn)較嚴(yán)重的氧化、脫碳，返修后刀具的硬度會(huì)偏低，甚至?xí)斐傻毒吡鸭y。因此，高速鋼刀具退火時(shí)必須采取措施防止和避免刀具表面氧化、脫碳。我們采用金剛砂裝箱保護(hù)。先在不銹鋼保護(hù)箱底部鋪一層金剛砂，將銑刀用廢報(bào)紙包好，再一層一層擺放，擺好一層鋪一層金剛砂，最后在保護(hù)箱口蓋上石棉板，再蓋上箱蓋，防止外面空氣進(jìn)入保護(hù)箱。

圖1 銑刀示意

裝好箱后進(jìn)爐退火。退火加熱溫度約850℃，然后隨爐降溫到720℃左右，保溫一段時(shí)間，隨爐冷至550℃以下出爐。必須嚴(yán)格控制退火工藝過(guò)程，特別是降溫過(guò)程，否則高速鋼刀具的硬度很難降下來(lái)。退火后檢查刀具的硬度，要求硬度≤28HRC。刀具硬度高了，校正時(shí)易開(kāi)裂，返修淬火時(shí)也有可能開(kāi)裂。

（2）制作專用的校正模具 根據(jù)T形銑刀的外形、尺寸制作了一套專用的校正模具。如圖2所示，校正模具是用圓鋼加工成φ90mm×170mm的圓柱體，并根據(jù)T形銑刀的外形、尺寸在圓柱體中心加工了臺(tái)階孔，T形銑刀的頸部尺寸為φ17mm，加大1mm，按φ18mm加工；T形銑刀柄部最大尺寸為φ24mm，加大2mm，按φ26mm加工。如此做是為了降低加工難度，如果能夠完全按照T形銑刀的外形加工模具的內(nèi)孔，可以提高T形銑刀的校正效果，即校正后銑刀的變形會(huì)更小。采用線切割的方法將圓柱體切成兩半，一套校正模具就做好了。

（3）銑刀校正 因?yàn)殂姷兜牟牧蠟閃6Mo5Cr4V2，合金含量高，塑性較差，直接校壓刀具很有可能開(kāi)裂。因此，校正前需要將這些銑刀進(jìn)行預(yù)熱，我們采用550℃左右進(jìn)行預(yù)熱。經(jīng)過(guò)預(yù)熱，提高了銑刀的塑性。校正時(shí)用鉗子夾著，將銑刀放進(jìn)校正模具（見(jiàn)圖3），并將校正模具合起來(lái)，銑刀刀片上面放一個(gè)大小合適的圓柱體作為壓塊，壓塊兩個(gè)端面要求平行度好，用液壓機(jī)壓頭壓在壓塊上。校壓時(shí)需要調(diào)整好液壓機(jī)的壓力，壓力太小時(shí)變形校正不過(guò)來(lái)，壓力太大時(shí)銑刀刀片又有可能被壓扁，造成尺寸發(fā)生變化。采用液壓機(jī)直接校正是利用刀具的塑性，通過(guò)液壓機(jī)對(duì)刀片部位施加壓力，使刀片部位產(chǎn)生塑性變形，從而達(dá)到校正變形的目的（見(jiàn)圖4）。

圖3 銑刀放進(jìn)模具的情形

4. 校正效果

經(jīng)過(guò)校正，刀片部位變形大的T形銑刀變形≤0.3mm，基本上達(dá)到要求。如果能夠完全按照T形銑刀的外形加工模具的內(nèi)孔，可提高T形銑刀的校正效果，變形會(huì)更小。

T形銑刀全部校正好后，進(jìn)箱式電阻爐550℃回火，以消除校正時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力，有利于減小重新淬火時(shí)的變形。采用中溫鹽浴爐對(duì)高速鋼刀具進(jìn)行中溫預(yù)熱，然后轉(zhuǎn)移到高溫鹽浴爐對(duì)高速鋼刀具進(jìn)行淬火加熱。這些T形銑刀重新淬火時(shí)，我們采用單件綁扎，一個(gè)淬火鉤只允許掛兩件T形銑刀，并且減少一次的進(jìn)爐量。重新淬火后，這些T形銑刀變形不大，刀片部位最大變形為0.35mm，可以確保刀片部位能夠順利進(jìn)行加工。

5. 結(jié)語(yǔ)

這種校正方法效率較高，達(dá)到了校正T形銑刀刀片部位變形的目的，提供了一種類似零件或刀具淬火變形的校正方法。

圖2 銑刀校正模具示意

圖4 采用液壓機(jī)校壓銑刀

不過(guò)這只是一種挽救措施，更重要的是在對(duì)高速鋼刀具進(jìn)行熱處理時(shí)要注意一些操作細(xì)節(jié)，比如刀具的綁扎方式、方法、裝爐量，以及提高操作人員的技術(shù)水平和責(zé)任心等，只有這樣才能有效地減小高速鋼刀具的變形，確保高速鋼刀具的熱處理質(zhì)量。