摘要:高锰钢ZGMn13作为一种典型的难加工材料,由于其优良的耐磨性,价格低廉,所以广泛的应用于受冲击较大的零部件,本文在介绍高锰钢ZGMn13基本性能和钻削加工性的基础上.阐述了实践中可以用于ZGMn13钻削加工的刀具结构和材料。

关键词:ZGMn13;钻削;加工硬化;硬质合金;钻头

1.引言

自1882年英国人哈德菲尔德(Hadfield)发明了高锰钢.它的使用已经有一百多年的历史。成为传统的耐磨材料,得到了广泛应用。如挖掘机的铲斗、破碎机的颚板和衬板、坦克的履带板、主动轮、从动轮和履带支承滚轮、铁路辙叉等。ZGMn13钢的耐磨特性是其它任何钢种不可比拟的。但是,其有良好的工作性能的同时又表现出在对其进行切削时的难加工性。它是一种典型的难加工材料,特别是在孔加工当中,由于钻削本身属于半封闭式加工,使得ZGMn13钢的钻削更加困难。

2.ZGMn13钢的基本性能

ZGMn13钢的主要成分为:1.30%C、0.30%~0.80%Si、11.0%~14.0%Mn(Mn/C=10~12)。ZGMn13钢铸件的性质硬而脆.机加工比较困难,不能实际应用。其原因是在铸态组织中存在着碳化物。实践证明,ZGMn13钢只有在全部获得奥氏体组织时才呈现出最为良好的韧性和耐磨性。为了使ZGMn13钢得到良好纯奥氏体组织,必须进行“水韧处理”。水韧处理是淬火处理的操作,其方法是把钢加热至临界点温度以上(约1000—1100℃)保温一段时间,使钢中碳化物能全部溶解到奥氏体中去,然后迅速浸淬于水中冷却。由于冷却速度非常快,碳化物来不及从奥氏体中析出,因而保持了均匀的奥氏体状态。ZGMn13的原始硬度与45号钢(正火)相近,约为HB180~220。当ZGMn13钢受到强大的冲击时.表面层硬度迅速提高到HB450~550,这种加工硬化层能够达到0.3mm。因此有很高的耐磨性,而其心部仍保持原有的韧性。当硬化层受到外力磨损脱落后还可以产生新的硬化层。

3.ZGMn13钢的钻削加工性

3.1加工硬化严重。ZGMn13在已加工表面形成硬化层后。就很难再进行加工。因此在实际钻削过程中严禁中途停车,工艺设定时也要求尽量采用一次走刀。在钻削中途如果钻头破损不能继续切削的时候,再次换钻头切削时可以听到刺耳的尖叫声,这就是在加工硬化层切削的效果。由于钻头的横刃有很大的负前角,在钻削过程中属于一种楔劈式刮削,而加工硬化过程又加大了轴向力,很容易使横刃磨损或崩刃。

3.2导热系数小。ZGMn13的热导率13W·m一1·k一1,为45号钢的1/4.切削过程中热量不能迅速传导,致使切削温度高,加剧钻头的磨损。在ZGMn13铁路辙叉的中31.5孔钻削过程中,钻头变得发红,严重降低了钻头的耐用度。



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