【先进刀具】硬车技术：车削粉末冶金零件

  应用粉未冶金（P/M）加工工艺生产制造运用于汽车动力系的零件在稳步增长。用P/M加工工艺生产制造的元器件有很多关键与众不同的优势。故意留到这种零件里的残留多孔结构针对自润滑轴承和隔音降噪有益处。应用P/M技术性可以生产制造用传统式锻造工艺难以或不太可能生产制造的繁杂铝合金，用这种的技术性生产制造的零件的产量通常非常少乃至沒有，这使他们更划算并且在原材料层面消耗更少。但悲剧的是在这种零件特点的诱惑力身后他们无法生产加工。

  尽管P/M工业生产的初心之一是清除全部的生产加工，可是这些总体目标都还没做到。大部分的零件是“贴近最后样子”，一定必须某类深度加工。殊不知和铸造件和铸钢件对比，从P/M零件上除去的小量原材料是典型性地很耐磨损。

  多孔结构是使P/M零件有各种各样广泛运用的特点之一，但刀具使用寿命遭受多孔结构的危害。多孔结构能储油罐且隔音降噪，但也造成外部经济上的时断时续切削。当从孔到固态颗粒物往复式挪动时尖刀不断地受冲击性，这能造成不大的疲惫开裂形变和沿切削刃的细微切削。更槽糕的是，颗粒物通常极硬。即使测出的宏观经济强度在洛氏20~35度中间，但构成零件的颗粒物个人会达到洛氏60度。这种硬颗粒物造成比较严重而迅速的刀口损坏。许多P/M零件是可热处理工艺的，热处理工艺后他们更硬更强。最终，因为煅烧和热处理工艺技术性和采用的汽体，表面会含硬且耐磨损的金属氧化物和/或渗碳体。

  特性

  包含可工艺性能以内的P/M零件的绝大多数特性既和铝合金成分有关并且和多孔结构的水准有关。很多构造零件含孔率高达15~20%。作为过虑的零件的含孔率很有可能达到50%。在系列产品的另一端，煅造或HIP（热正离子铝压铸）零件含孔率1%或越来越少。这一保持原状的原材料在车辆和飞机场运用里正越来越尤其关键，由于他们能得到更多的抗压强度水准。

  P/M铝合金的抗压强度、韧性和可塑性伴随着相对密度的提升都是会提升，很有可能可工艺性能也增强了。这是由于多孔结构对尖刀有伤害功效。

  含孔率水准的提升提升零件的隔声性能。规范零件广泛的阻尼振荡在P/M零件里降低。这对数控车床、中央空调吹风机管和气动扳手很重要。含孔率大对自润滑轴承传动齿轮也是必不可少的。

  生产加工难题

  尽管P/M工业生产迅速发展趋势中的目的之一是清除机械加工，并且P/M加工工艺的一个具体的感染力是只需小量的生产加工，可是许多零件依然必须后处理工艺得到精密度或更快的表面光滑度。悲剧的是生产加工这种零件是极为艰难的。遇到的大部分不便是由多孔结构造成的。

  多孔结构造成刀口的外部经济疲惫。切削刃在进入切出，它从颗粒物和孔中间根据。反复的小冲击性造成造成切削刃上的小缝隙。这种疲惫裂痕提高直到切削刃微崩。这类微崩通常很细微，通常体现为一切正常的砂轮损坏。

  多孔结构还减少P/M零件的热导性。其結果是切削刃上的气温很高并会造成月牙洼损坏和形变。内部结构相接的多孔结构给予切削液从切削地区排出来的通道。这会造成热裂痕或形变，在铣削里非常关键。

  本质的多孔结构造成的表面总面积提升还容许在调质处理时产生空气氧化和/或增碳。如此前提及的那般，这种金属氧化物和渗碳体有点硬很耐磨损。

  多孔结构也得出零件强度读值的无效这一点至关重要。当有心去测一个P/M零件的宏观经济强度，它包括孔的强度的要素。多孔结构造成构造的坍塌，得到相对性过软零件的不正确印像。颗粒物个人要硬许多。象上边叙述的，差别是戏剧化的。

  粉未冶金零件里参杂物的出现也是不好的。生产加工中，这种颗粒物会从表面拉起，当它从刀具前边擦落伍会在零件表面上产生擦破或刮痕。这种参杂物通常非常大，在零件表面留有由此可见的孔。

  碳成分的摇缀造成可工艺性能的不一致。比如，FC0208铝合金碳成分在0.6%到0.9%中间。一批碳含量0.9%的原材料相对性偏硬,造成刀具使用寿命差.而另一批碳含量0.6%的原材料获得很好的刀具使用寿命.二种铝合金都是在容许区域以内。

  最后的生产问题和产生在P/M零件上的切削种类有关。因为零件贴近最后样子，通常切深很浅。这必须随意切削刃。在切削刃上的积屑瘤常常造成微崩。

  生产加工技术性

  为了更好地摆脱这种问题，运用好多个技术性（对该领域是与众不同的）。表面多孔结构常常根据浸渗被封闭式。通常必须额外随意切削。近期，早已应用设计方案用于提升粉末状洁净度等级并减少加热时金属氧化物和渗碳体的改善的粉末状生产工艺。

  封闭式表面多孔结构由金属材料（通常是铜）或高聚物浸渗进行。以前猜测浸渗的功效象润滑液，绝大多数的研究数据信息说明真真正正的优势取决于关掉表面多孔结构和由此而来的阻拦切削刃的外部经济疲惫。振颤的减少提升刀具使用寿命和表面光滑度。最戏剧化的应用浸渗表明当多孔结构封闭式时刀具使用寿命提升200%。

  例如MnS、S、MoS2、MgSiO3和BN等添加剂已经知道能提升刀具使用寿命。这种添加剂根据使切削更非常容易从产品工件上分离出来、断削、阻拦积屑瘤和润化切削刃来提升可工艺性能。提升添加剂的量提升可工艺性能但减少抗压强度和韧性。

  操纵煅烧和热处理设备气的粉末状做雾化技术性使清洁的静电和零件的生产制造变成很有可能，这促使参杂物和表面金属氧化物渗碳体的产生降到最低。

  刀具原材料

  最普遍地应用于P/M领域的刀具是这些在生产制造优良表面光滑度标准下耐磨损、耐刀口开裂和不造成积屑瘤的原材料。而这种特点对一切生产加工实际操作全是有效的，他们在生产加工P/M零件时特别是在关键。包括在这个类型里的刀具原材料有氮化硼（CBN）刀具、不涂层和涂层金属陶瓷及其改善的涂层煅烧硬质合金刀具。

  CBN刀具因其高韧性和耐磨性能而有诱惑力。这类刀具早已在洛氏硬度45及以上的铸铁件和生铁生产加工中应用很多年。可是，因为P/M铝合金的与众不同特性和显微镜强度和宏观经济强度的重要区别，使CBN刀具能用以软到洛氏硬度25的P/M零件。重要的主要参数是小粒的强度。当颗粒物的强度超出洛氏50度时，无论宏观经济强度值多少钱，CBN刀具是可以用的。这类刀具非常明显的限定是他们的韧性不够。如果是时断时续切削或含孔率大得话包含负倒棱和加重的珩磨以内的刀口结构加固是必须的。简易的轻切削用珩磨的切削刃就能进行。

  有几种材料的CBN是合理的。韧性最好是的材料关键由总体CBN组成。他们韧性很好因而可作为初加工。他们的限定通常和表面光滑度有关。非常大水平上由组成刀具的CBN个人颗粒物决策。当颗粒物从切削刃上掉下来的时候会在产品工件原材料表面造成危害。而细颗粒物刀具掉下来一个颗粒物则状况不那样比较严重。

  通常运用的CBN材料的CBN成分高，颗粒物尺寸适中。CBN深度加工刀头是细颗粒物的并且CBN成分低。他们对轻切削和表面光滑度有规定或被生产加工铝合金尤其硬的场所最有效。

  在许多切削运用里刀具使用寿命和材料类型是单独不相干的。也就是说，一切一种CBN材料可获得相近的刀具使用寿命。在这种状况下，材料的选取主要是以每一个切削刃的成本费最少为根据。一片圆刀片有一全部CBN墙顶并能给予四个或大量的切削刃，要比四片镶齿CBN刀头更划算。

  当P/M零件的强度小于洛氏35度，而且颗粒物自身强度不超出，金属陶瓷通常是挑选之一。金属陶瓷有点硬，能合理阻拦积屑瘤且能承担快速。此外，由于金属陶瓷历年来用以铸铁件和不锈钢板的快速、深度加工，他们通常有合适贴近成形零件的理想化几何图形槽形。

  今日的金属陶瓷在冶金工业上是盘根错节的，有高达11种铝合金原素。通常他们是碳氮化钛（TiCN）颗粒物和Ni-Mo粘结剂煅烧而成。TiCN给予对取得成功应用金属陶瓷很重要的强度、抗积屑瘤和有机化学可靠性。此外，这种刀具通常有很高的粘结剂成分，这代表着他们有优良的韧性。总得来说，他们具有合理生产加工P/M铝合金的全部特点。几类材料的金属陶瓷是合理的，就象钴合金煅烧硬质合金刀具那般，粘结剂成分越高，韧性越好。

  已经知道的相对性较新的进度是中温有机化学气相堆积（MTCVD）也给予P/M领域的优点。MTCVD保存传统式的有机化学气相堆积（CVD）全部的耐腐蚀性和抗月牙洼损坏特性外还很客观性地提升韧性。这类韧性的提升关键来源于裂痕的降低。涂层在持续高温下堆积随后在炉膛内制冷。因为热变形不一致，当刀具抵达室内温度时涂层里包括裂痕。和光伏玻璃上的刮痕相近，这种裂痕减少刀具刀口抗压强度。MTCVD加工工艺较低的堆积环境温度造成更低的裂痕工作频率和韧性不错的切削刃。

  当CVD涂层和MTCVD涂层的基材有一样的特点和刀口刃磨时，他们的韧性的差别能获得论述。当应用在刀口韧性有规定的运用，MTCVD涂层特性主要表现超出CVD涂层。根据剖析，当生产加工含多孔结构的P/M零件时，刀口韧性是关键的。MTCVD涂层胜于CVD涂层。

  物理学气相堆积（PVD）涂层较薄且比不上MTCVD或CVD涂层耐磨损或耐月牙洼损坏。可是，PVD涂层运用场所是能承担明显冲击性。当切削是耐磨材料损坏场所、CBN和金属陶瓷又太脆和必须很好的表面光滑度，PVD涂层会是合理的。

  比如，C-2硬质合金刀具的切削刃线上速率每分180米和走刀每转0.15mm状况下生产加工FC0205。在生产加工20个零件后积屑瘤能造成微崩。当应用PVD氮化钛（TiN）涂层时，积屑瘤被抑止并且刀具使用寿命增加。当应用TiN涂层做这一检测时，P/M零件的砂轮损坏特点预估TiCN涂层会更合理。TiCN有和TiN几乎同样的抗积屑瘤工作能力但比TiN更硬更耐磨损。

  多孔结构是关键的并且它危害FC0208铝合金的可工艺性能。当多孔结构和特点更改时，各种各样不一样的刀具原材料供给对应的优点。当相对密度低的情况下（6.4g/cm3），宏观经济强度是低的。在这样的情形下，MTCVD涂层硬质合金刀具给予最好刀具使用寿命。切削刃的外部经济疲惫很重要，刀口韧性很受高度重视。在这个状况下韧性好的金属陶瓷刀头给予最高的刀具使用寿命。

  当生产制造相对密度为6.8g/cm3的一样的铝合金，耐磨材料损坏越来越比刀口裂痕更关键。在这样的情形下，MTCVD涂层给予适合的刀具使用寿命。PVD涂层硬质合金刀具对极硬的二种类别的零件都开展检测，遇到刀口开裂。

  当速率上升（角速度每分300米以上），金属陶瓷乃至涂层金属陶瓷也会造成月牙洼损坏。涂层硬质合金刀具更合适，尤其是当涂层硬质合金刀具的切削刃韧性费力罗。MTCVD涂层到有富钴区的基材的硬质合金刀具特别是在合理。

  金属陶瓷最普遍用以铣削和镗削生产加工。由于很有可能期待较低的速率和大量关心积屑瘤，PVD涂层硬质合金刀具针对外螺纹生产加工很理想化。