華菱立方氮化硼刀具 BN-K1牌號加工冷硬鑄鐵

       一、冷硬鑄鐵的簡介

       冷硬鑄鐵是在鑄型中放置冷鐵，以加快鑄件的冷卻速度而得到的，也稱激冷鑄鐵。與冷鐵相接觸的鑄鐵表面層由于冷卻速度較快，故鑄鐵組織在一定厚度內屬于白口，因而硬度較高，耐磨性好；而遠離冷鐵的深層部位，由于冷卻速度較小，得到的組織為灰口；在白口和灰口之間的過渡區域呈麻口。冷硬鑄鐵的典型化學成分為：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%。

       冷硬鑄鐵的特點是外硬內韌，表面部分發生白口化，硬度和耐磨性大大提高，內部仍保持灰口組織，以防整體脆化。冷硬鑄鐵適用于摩擦條件下無磨粒作用場合的零件，零件除了滑動外還包括程度不同的滾動運動。要求零件工作面有較高硬度，良好的耐磨性，又要求工件有足夠高的強度和韌性，所以一般用于制造軋輥、車輪等零件。

       以冷硬鑄鐵材質軋輥為例，冷硬鑄鐵軋輥按白口層基體組織的類型可分為普通冷硬鑄鐵軋輥和合金冷硬鑄鐵軋輥，合金冷硬鑄鐵軋輥又包括低合金冷硬鑄鐵鑄輥，中合金冷硬鑄鐵軋輥和高合金冷硬鑄鐵軋輥三類，以下是冷硬鑄鐵軋輥的圖片。

     冷硬鑄鐵軋輥

       二、冷硬鑄鐵難加工的特點：

       (1)冷硬鑄鐵是典型的硬脆材料，表面硬度很高。粗加工時，單位切削力達3000MPa，強烈的沖擊極易引起振動，加劇機床刀具的磨損。

       (2)冷硬鑄鐵具有高硬度和較高的熱強度。特別是大件，切削時刀具連續工作時間長，刀具的溫度很高，容易出現刀體變形或焊接刀片開焊的現象而使刀具損壞。

       (3)冷硬鑄鐵表層組織為白口，性質硬而脆，當刀具切入或切出時，容易出現崩邊現象，造成廢品或損壞刀具。

       (4)冷硬鑄鐵常被用來制作各種軋輥，結構尺寸大，加工余量也大，車削時要采用較大的切削深度和進給量，對刀具的強度和工藝系統剛性要求較高。

     三、加工冷硬鑄鐵的數控刀具材料選擇

       冷硬鑄鐵表層硬度達HRC60左右，硬度高、脆性大，且工件表面硬質點和夾砂較多，所以要求刀具材料紅硬性高、耐沖擊、耐磨性好、抗彎強度高、導熱系數大。因此選擇刀具①硬質合金刀具：由于材質的特性硬質合金刀體自身的硬度在HSD100左右，由于被加工件要與刀塊之間存在一定的落差方可進行加工，因此適合加工范圍即為硬度較低的球墨鑄鐵（HSD70以下），如果加工硬度達到HSD85左右的冷硬鑄鐵，就幾乎無法加工。②陶瓷刀具：由于陶瓷刀具脆性大，橫向斷裂強度低，承受沖擊載荷能力弱，所以在切削硬度低于HRC55以下和采用小進給量時，可以選擇陶瓷刀具加工，但鑄件毛坯一般伴隨著沙眼，包砂等鑄造缺陷，使用陶瓷刀具時容易崩刀。③華菱立方氮化硼刀具BN-K1牌號：BN-K1牌號超硬刀具具有較好的切削性能，較好的硬度，抗斷裂性和耐磨性，刀具能夠大幅度的提高冷硬鑄鐵表面的切削效率，其切削效果明顯高于其他刀具材料。BN-K1牌號立方氮化硼刀具相比于硬質合金刀具硬度高，耐磨性好，立方氮化硼刀具的缺點和陶瓷刀具一樣脆性大，但BN-K1牌號采用了非金屬粘合劑和立方氮化硼精粉制作，增加了刀具的韌性，與陶瓷刀具相比抗沖擊性能強，耐崩損性優異。BN-K1牌號的優勢及適合加工材質如下表

BN-K1牌號超硬刀具的優勢及其適合加工材質表

      BN-K1牌號刀具除了適合冷硬鑄鐵軋輥加工外，也適合其冷硬鑄鐵零件如氣門挺桿、氣門挺柱等；也用于其他高合金鑄鐵零件有飛輪，工業泵，缸套等；也合適高錳鋼等耐熱耐磨鋼零件的加工。在此類高硬度鑄造件切削加工時，BN-K1均能表現出比硬質合金材料刀具和陶瓷刀具優異的耐崩損性及高溫抗斷裂性。

       四、華菱超硬刀具BN-K1牌號加工冷硬鑄鐵軋輥案例：

       車削冷硬鑄鐵軋輥時，因軋輥硬度較高，軋輥毛坯一般伴隨著氣孔，沙眼，包砂等鑄造缺陷，對刀具的抗沖擊性、耐高溫、耐磨損性能要求很高。加工此類軋輥常用超硬刀具BN-K1牌號。此牌號保持了CBN刀具硬度及耐磨性能優異之外，抗沖擊韌性較好，不宜崩損，可對軋輥拉荒粗車，是目前Z抗沖擊的高硬度超硬刀具牌號。此牌號能承受較大的切削深度，金屬切除率高。

   以加工鎳鉻合金鑄鐵軋輥為例（如上圖）

       軋輥硬度：HSD80

       刀具牌號：BN-K1

       切削參數：ap=4mm； Fr=1mm/r；  Vc=55m/min

       切削方式：干式切削。

       BN-K1牌號與陶瓷刀具的對比效果如下：

     由圖片可以看出：BN-K1牌號立方氮化硼刀具和某歐系品牌陶瓷刀片在同樣的切削速度和背吃刀量情況下，BN-K1牌號立方氮化硼刀具的進給量要比陶瓷刀片的進給量大2倍，并且在進給量大2倍的情況下單片壽命還是陶瓷刀片的6倍，提高了加工效率，節約了加工時間。