立方氮化硼刀具BN-K1牌号加工冷硬铸铁

  一、冷硬铸铁的简介

   冷硬铸铁是在铸型中放置冷铁，以加快铸件的冷却速度而得到的，也称激冷铸铁。与冷铁相接触的铸铁表面层由于冷却速度较快，故铸铁组织在一定厚度内属于白口，因而硬度较高，耐磨性好；而远离冷铁的深层部位，由于冷却速度较小，得到的组织为灰口；在白口和灰口之间的过渡区域呈麻口。冷硬铸铁的典型化学成分为：C含量3%——3.5%，Si含量0.5%——0.7%，Mn含量0.5%——0.7%，P含量<0.4%，S含量<0.07%。

   冷硬铸铁的特点是外硬内韧，表面部分发生白口化，硬度和耐磨性大大提高，内部仍保持灰口组织，以防整体脆化。冷硬铸铁适用于摩擦条件下无磨粒作用场合的零件，零件除了滑动外还包括程度不同的滚动运动。要求零件工作面有较高硬度，良好的耐磨性，又要求工件有足够高的强度和韧性，所以一般用于制造轧辊、车轮等零件。

   以冷硬铸铁材质轧辊为例，冷硬铸铁轧辊按白口层基体组织的类型可分为普通冷硬铸铁轧辊和合金冷硬铸铁轧辊，合金冷硬铸铁轧辊又包括低合金冷硬铸铁铸辊，中合金冷硬铸铁轧辊和高合金冷硬铸铁轧辊三类，以下是冷硬铸铁轧辊的图片。

  冷硬铸铁轧辊

  二、冷硬铸铁难加工的特点：

   (1)冷硬铸铁是典型的硬脆材料，表面硬度很高。粗加工时，单位切削力达3000MPa，强烈的冲击极易引起振动，加剧刀具的磨损。

   (2)冷硬铸铁具有高硬度和较高的热强度。特别是大件，切削时刀具连续工作时间长，刀具的温度很高，容易出现刀体变形或焊接刀片开焊的现象而使刀具损坏。

   (3)冷硬铸铁表层组织为白口，性质硬而脆，当刀具切入或切出时，容易出现崩边现象，造成废品或损坏刀具。

   (4)冷硬铸铁常被用来制作各种轧辊，结构尺寸大，加工余量也大，车削时要采用较大的切削深度和进给量，对刀具的强度和工艺系统刚性要求较高。

   三、加工冷硬铸铁的刀具材料选择

   冷硬铸铁表层硬度达HRC60左右，硬度高、脆性大，且工件表面硬质点和夹砂较多，所以要求刀具材料红硬性高、耐冲击、耐磨性好、抗弯强度高、导热系数大。因此选择刀具①硬质合金刀具：由于材质的特性硬质合金刀体自身的硬度在HSD100左右，由于被加工件要与刀块之间存在一定的落差方可进行加工，因此适合加工范围即为硬度较低的球墨铸铁（HSD70以下），如果加工硬度达到HSD85左右的冷硬铸铁，就几乎无法加工。②陶瓷刀具：由于陶瓷刀具脆性大，横向断裂强度低，承受冲击载荷能力弱，所以在切削硬度低于HRC55以下和采用小进给量时，可以选择陶瓷刀具加工，但铸件毛坯一般伴随着沙眼，包砂等铸造缺陷，使用陶瓷刀具时容易崩刀。③华菱立方氮化硼刀具BN-K1牌号：BN-K1牌号超硬刀具具有较好的切削性能，较好的硬度，抗断裂性和耐磨性，刀具能够大幅度的提高冷硬铸铁表面的切削效率，其切削效果明显高于其他刀具材料。BN-K1牌号立方氮化硼刀具相比于硬质合金刀具硬度高，耐磨性好，立方氮化硼刀具的缺点和陶瓷刀具一样脆性大，但BN-K1牌号采用了非金属粘合剂和立方氮化硼精粉制作，增加了刀具的韧性，与陶瓷刀具相比抗冲击性能强，耐崩损性优异。BN-K1牌号的优势及适合加工材质如下表

  BN-K1牌号超硬刀具的优势及其适合加工材质表

   BN-K1牌号刀具除了适合冷硬铸铁轧辊加工外，也适合其冷硬铸铁零件如气门挺杆、气门挺柱等；也用于其他高合金铸铁零件有飞轮，工业泵，缸套等；也合适高锰钢等耐热耐磨钢零件的加工。在此类高硬度铸造件切削加工时，BN-K1均能表现出比硬质合金材料刀具和陶瓷刀具优异的耐崩损性及高温抗断裂性。

   四、超硬刀具BN-K1牌号加工冷硬铸铁轧辊案例：

   车削冷硬铸铁轧辊时，因轧辊硬度较高，轧辊毛坯一般伴随着气孔，沙眼，包砂等铸造缺陷，对刀具的抗冲击性、耐高温、耐磨损性能要求很高。加工此类轧辊常用超硬刀具BN-K1牌号。此牌号保持了CBN刀具硬度及耐磨性能优异之外，抗冲击韧性较好，不宜崩损，可对轧辊拉荒粗车，是目前最抗冲击的高硬度超硬刀具牌号。此牌号能承受较大的切削深度，金属切除率高。

   轧辊硬度：HSD80

   刀具牌号：BN-K1

   切削参数：ap=4mm； Fr=1mm/r； Vc=55m/min

   切削方式：干式切削。

   BN-K1牌号与陶瓷刀具的对比效果如下：

   由图片可以看出：BN-K1牌号立方氮化硼刀具和某欧系品牌陶瓷刀片在同样的切削速度和背吃刀量情况下，BN-K1牌号立方氮化硼刀具的进给量要比陶瓷刀片的进给量大2倍，并且在进给量大2倍的情况下单片寿命还是陶瓷刀片的6倍，提高了加工效率，节约了加工时间。