?鑄鐵加工廠家在鑄鐵加工過程中產(chǎn)生裂紋的原因主要與材料特性(脆性較高、內(nèi)應(yīng)力敏感)、加工工藝(切削力過大、溫度驟變)及預(yù)處理不足有關(guān)。避免裂紋需從材料預(yù)處理、工藝參數(shù)優(yōu)化、刀具選擇、冷卻控制等多環(huán)節(jié)綜合把控,具體措施如下:
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一、加工前的材料預(yù)處理:消除內(nèi)應(yīng)力
鑄鐵件(尤其是鑄件)在鑄造過程中因冷卻速度不均會(huì)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力,若直接加工,內(nèi)應(yīng)力釋放可能導(dǎo)致變形或裂紋。需通過預(yù)處理減少內(nèi)應(yīng)力:
時(shí)效處理:
自然時(shí)效:將鑄件放置在露天環(huán)境 3~6 個(gè)月,讓內(nèi)應(yīng)力緩慢釋放(適合精度要求不高的零件)。
人工時(shí)效:通過加熱爐將鑄件加熱至 500~600℃(灰鑄鐵)或 600~650℃(球墨鑄鐵),保溫 2~4 小時(shí)后緩慢冷卻(降溫速度≤50℃/h),可大幅消除內(nèi)應(yīng)力(效果優(yōu)于自然時(shí)效,適合精密零件)。
退火處理:
對(duì)白口鑄鐵等硬脆鑄鐵,需先經(jīng)退火(加熱至 850~900℃,保溫后緩冷)使?jié)B碳體分解,降低硬度(從 HB500 以上降至 HB200 左右),避免加工時(shí)因脆性過大產(chǎn)生裂紋。
二、優(yōu)化切削參數(shù):減少切削力與溫度沖擊
切削過程中過大的切削力或局部高溫會(huì)導(dǎo)致鑄鐵件受拉應(yīng)力集中,引發(fā)裂紋,需針對(duì)性調(diào)整參數(shù):
切削深度(ap):
粗加工時(shí)避免單次切削深度過大(建議≤5mm),尤其是球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵等韌性較高的材質(zhì),過大切削深度會(huì)增加刀具與工件的擠壓應(yīng)力,導(dǎo)致邊緣開裂。
對(duì)有鑄造缺陷(如氣孔、縮松)的部位,需減小切削深度,避免缺陷處應(yīng)力集中。
進(jìn)給量(f):
采用中等進(jìn)給量(0.15~0.3mm/r),過低進(jìn)給量會(huì)導(dǎo)致刀具與工件表面摩擦加劇,產(chǎn)生局部高溫;過高則會(huì)增加切削力,兩者均可能引發(fā)裂紋。
切削速度(vc):
灰鑄鐵:適合較高速度(80~150m/min),高速切削時(shí)切屑易斷裂,切削力小,不易產(chǎn)生裂紋。
球墨鑄鐵 / 可鍛鑄鐵:速度需降低(60~120m/min),避免因韌性高導(dǎo)致切屑連續(xù)纏繞,增加切削力。
白口鑄鐵(退火后):低速切削(≤50m/min),防止硬質(zhì)點(diǎn)劃傷刀具或引發(fā)振動(dòng)裂紋。
三、合理選擇刀具與幾何參數(shù):降低切削沖擊
刀具的材質(zhì)、角度設(shè)計(jì)直接影響切削力分布和散熱效率,需匹配鑄鐵特性:
刀具材質(zhì):
優(yōu)先選用YG 類硬質(zhì)合金(如 YG8、YG6),其韌性好、抗沖擊性強(qiáng),適合鑄鐵中石墨或硬質(zhì)點(diǎn)的切削,減少刀具崩刃導(dǎo)致的工件裂紋。
高速鋼刀具(如 W18Cr4V)適合低速精車或復(fù)雜成型加工,避免硬質(zhì)合金刀具在低速下的 “冷硬” 現(xiàn)象(工件表面硬化導(dǎo)致切削力驟增)。
刀具角度:
前角(γ0):取 0°~10°,過小會(huì)增加切削力,過大則刀具強(qiáng)度不足(易崩刃),灰鑄鐵可選較大前角,球墨鑄鐵選較小前角。
后角(α0):取 5°~10°,保證刀具與工件表面的摩擦最小化,減少熱量產(chǎn)生。
主偏角(κr):取 45°~90°,45° 主偏角可分散切削力,適合剛性較差的鑄鐵件(如薄壁件),避免局部應(yīng)力過大。
四、控制冷卻與潤(rùn)滑:避免熱應(yīng)力裂紋
鑄鐵導(dǎo)熱性較差,切削時(shí)局部高溫會(huì)導(dǎo)致工件熱脹冷縮,產(chǎn)生熱應(yīng)力裂紋,需通過冷卻系統(tǒng)控制溫度:
冷卻方式:
采用乳化液(濃度 5%~10%) 持續(xù)冷卻,流量充足(≥20L/min),確保切削區(qū)溫度≤300℃(超過此溫度易導(dǎo)致鑄鐵表面氧化或相變,引發(fā)裂紋)。
避免使用純油類冷卻劑(散熱效果差),尤其在高速切削灰鑄鐵時(shí),需強(qiáng)化冷卻以防止石墨氧化產(chǎn)生的粉塵堆積。
冷卻方向:
冷卻噴嘴對(duì)準(zhǔn)切削區(qū)(刀具前刀面與工件接觸點(diǎn)),避免冷卻不均導(dǎo)致工件局部驟冷(如薄壁件一側(cè)冷卻過快,另一側(cè)高溫,易產(chǎn)生溫差應(yīng)力裂紋)。
五、針對(duì)特殊鑄鐵的專項(xiàng)措施
球墨鑄鐵:
其韌性高、切屑呈帶狀,需加強(qiáng)排屑(如使用螺旋槽刀具),避免切屑纏繞工件導(dǎo)致局部擠壓裂紋。
加工前檢查是否有 “反白口” 現(xiàn)象(表面硬脆層),若存在需先磨削去除,再進(jìn)行切削。
薄壁鑄鐵件:
采用剛性?shī)A具(如液壓夾緊),均勻施加夾緊力,避免因夾持變形在加工后釋放應(yīng)力產(chǎn)生裂紋。
分階段加工(粗加工→時(shí)效→精加工),每次加工后釋放夾具,減少殘余應(yīng)力。
焊接修復(fù)后的鑄鐵件:
焊接部位需經(jīng)去應(yīng)力退火(加熱至 300~400℃,保溫 1~2 小時(shí)),消除焊接應(yīng)力后再加工,避免加工時(shí)焊縫與母材交界處開裂。
六、加工后的檢查與處理
加工后用磁粉探傷或滲透探傷檢查表面及近表面是否有微裂紋,尤其是應(yīng)力集中部位(如臺(tái)階、孔邊緣)。
對(duì)精密零件,加工后進(jìn)行低溫時(shí)效(100~150℃,保溫 4~8 小時(shí)),進(jìn)一步釋放殘余應(yīng)力,防止后續(xù)使用中開裂。