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我国超硬材料的发展及在机械加工中的应用情况

来源:九正建材网 发布日期:2009-12-08 13:43:15 查看次数:
【九正建材网】 介绍了我国超硬材料的发展及在机械加工中的应用情况。说明了人造金刚石、立方氮化硼的性能特点、适用范围及应用于机械加工的实例,指出了进一步加强超硬材料制品研究开发及推广应用的重要性。

  2.立方氮化硼制品的应用      立方氮化硼(CBN)砂轮刀具、油石、珩磨条等制品已在工具、汽车、轴承、机床、航天、军工等行业中得到了不同程度的应用,且应用领域正不断扩大。CBN制品在各行业中的应用比例见图4。

图4 CBN制品在各行业中的应用比例

  (1)CBN磨具      CBN磨具具有硬度高、磨削能力强、加工精度高、使用寿命长、修整频次少、生产效率高、有利于生产自动化等优点,被誉为“半**性磨具”。我国CBN磨具的研究开发始于七十年代中期,通过对丝锥、滚珠丝杠、机床导轨、转子槽、轴承内表面、齿轮、发动机缸套凸轮轴曲轴油泵油嘴及其它难加工材料的磨削加工进行大量试验研究工作,取得了较好的应用效果。目前,我国CBN磨具品种规格已形成系列,CBN砂轮**大直径可达750mm(正在研制1100mm 砂轮),**高使用线速度可达80m/s。某些产品的使用性能已接近甚至超过国外同类产品水平。例如,陶瓷结合剂CBN砂轮在磨加工喷油嘴针阀体的应用中即充分体现了上述优点,采用各种不同砂轮的加工效果比较见表6(被加工零件材料为18CrNi8,淬火硬度58~63HRC)。  

  又如,用陶瓷结合剂CBN砂轮粗磨汽车冷激铸铁凸轮轴(砂轮直径600mm,使用速度65m/s),与刚玉砂轮相比,耐用度提高100倍以上,寿命提高40倍;砂轮和修整工具的直接费用降低15%,生产效率提高10%,减少了辅助工时,降低了劳动强度,提高了加工质量。      (2)CBN刀具      CBN刀具的**大特点是可以车削硬度大于45HRC的淬火钢零件。由于CBN与铁族金属不产生亲和力,可用于轴承钢(60~62HRC)、工具钢(57~60HRC)、高速钢(>62HRC)等材料的切削加工,可实现以车代磨,大幅度提高加工效率。CBN刀具的另一特点是耐高温,在1000℃时的硬度与硬质合金在常温下的硬度相当,其它性能也很稳定。下面列举几个CBN刀具车削加工实例。      ①加工水泵辐板 辐板材质为Cr15MoV2,硬度60~62.5HRC,工件直径910~1020mm,中心环300/370mm,每把CBN车刀能加工2~3块辐板,而用硬质合金车刀加工,一块辐板即需3把刀具。CBN车刀的使用寿命约为硬质合金车刀的10倍。      ②加工炼钢炉进料斗外壳密封段 工件直径为1000~1200mm,材料为G50Mn2,硬度>55HRC,原用YS2T硬质合金车刀加工需1~1.5小时,采用CBN车刀加工则只需7~8分钟即可完成,大大提高了工作效率,且加工表面粗糙度达到Ra1.6μm以下。      ③加工轧辊 某厂改造中板旧轧辊,轧辊尺寸为300×3400mm,表面硬度为47~50HRC,车加工余量为7mm,单件重量2吨,共需加工6件。原拟用硬质合金车刀加工,但需运到外厂回火后才能车削加工,往返搬运费用很高。采用CBN车刀则可实现在本厂就地加工,一把CBN车刀即可加工一根轧辊,既省时又省力,节省了大量费用。

  四、结 语

  我国超硬材料的科研和生产发展迅猛,超硬材料在机械加工中的应用也取得了良好效果,应用前景十分广阔。目前存在的主要问题是产品质量有待提高,推广应用工作力度不够。今后,一方面应加大对超硬材料的宣传和推广应用力度;另一方面要加强研究开发工作,提高超硬材料质量,增加制品种类,加强售后服务,尽快缩小与发达国家的差距,充分发挥超硬材料在机械加工中的重要作用。

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