如何提高铸铁加工中的效率及稳定性

a)普通铸铁的组织   b)球墨铸铁的组织

图1 普通铸铁与球墨铸铁的组织

铸铁：龟裂崩碎型切屑
图2 崩碎型切屑

图3 球墨铸铁的切屑

图4 全黑UC5105与UC5115刀片与涂层结构

a)全黑超平滑涂层

b)一般CVD涂层
图5 全黑超平滑涂层与一般CVD涂层表面粗糙度比较

图6 切削铸铁刀具材料与断屑槽选择

铸铁一般分普通铸铁与球墨铸铁。普通铸铁亦称灰口铸铁，其组织中含片状石磨(图1a)石墨是固体润滑剂，有自润滑作用，故自身耐磨性很好，机床的床身，发动机的缸体等重要零件常用之，但片状石哪是易剥落的脆性结晶，不耐冲击，其切屑不能连续伸长，形成崩碎型切屑(图2)造成切削力不断波动，在切削过程中产生高频振动．铸件表面的粗糙与不平，切削时使刀具产生机械磨损。切屑粘接(Adhesion) ，熔接(Welding)在刀具表面．切削中也会由此造成磨损及缺损(Chipping)破损(Broken)。 球墨铸铁指组织中的石墨经特殊处理形成球墨状的铸铁(图1b)从而使性能大为增强，其抗拉伸强度甚至可达900MPa。它有一定的延伸率，故切屑可能呈连续带状(图3)。刀具前刀面磨损会增大，由于含有石墨组织，切削力乃有波动。当其基体组织为珠光体时，因硬度高刀具破损较大，当其组织为铁素体时．则切屑易粘结．熔结在刀具上。 各刀具大制造商为高效加工铸铁零件都在不断努力环发新的刀具材料、涂层与更好的几何形状结构的刀具。三菱公司新开发了针对各类铸铁零件加工的全黑，超平滑优质涂层UC5105与UC5115令人瞩目(图4)。这二类刀片在汽车制造业，压缩机制造业等许多行业中取得很大成就。 图4为UC5105与UC5115的涂层组织。这种组织特点是：

• 耐磨性高，其原因在于采用厚膜微拉Al2O3与纤维状做粒TiCN涂层，这比原有的CVD涂层耐磨性提高很多。
  • 耐缺损、耐破损性高，缺损或称缺口，微崩。破损，俗称崩刃，它是硬质合金等烧结硬脆刀具材料的一种特有损伤形式。它是在承受力的冲击或热应力急剧变化所形成热冲击时，引起的脆性损伤，也可能是因切屑粘接熔接在刀具上而造成，一般的粘结、熔结磨损是金属零件磨损原因之一。对于硬脆的烧结刀具材料来说，更主要的是如果在刀具表面上有牢固粘接(Adhesion) ．熔接(Wolding )的切屑或积屑瘤，它们在被后续加工冲击后，强行使它与刀具表面分离，在分离的同时使刀具表面或刃口上部分材料也一齐带走，这称粘接熔接缺损与破损。UC5105与UC5115除涂敷坚硬耐磨的抗粘接熔接的优质Al2O3层外，还采取特殊的平滑涂层(Even Coating)方法使表面平滑度大幅度提高，从面使抗粘接熔接性能进步提高，粘结与熔结物的减少，这方面造成的换伤也大大减少了。图5为超级平淆涂层与一般涂层的表面粗糙度比较，这种涂层材料所加工零件表面质量也可改善。

     

    

    

    
    图7 二种刀片材料适用范围与推荐的切削条件

     

     

    

    
    图8 应用实例

     

     

    

    
    图9 蠕墨铸铁组织