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华菱超硬PCD刀具在硬铝加工领域的成熟应用

日期: 2018-05-14    来源:中国刀具商务网

  硬铝是指在铝合金中添加一定元素形成的合金在保持纯铝质轻等优点的同时还能具有较高的强度,比强度胜过很多合金钢,成为理想的结构材料,广泛用于机械制造、运输机械、动力机械及航空工业等方面,汽车的活塞、轮毂、卡钳以及飞机的机身、蒙皮等常以铝合金制造,以减轻自重,采用铝合金代替钢板材料的焊接,结构重量可减轻50%以上。

  硬铝(铝合金)的性能优点

  铝合金的广泛应用促进了铝合金焊接技术的发展,通过长期的生产实践和科学实验,人们逐渐以加入合金元素及运用热处理等方法来强化铝。如加入不同含量的硅、镁、锌合金元素的铝合金,都属于高强度高品质铝合金产品,具有加工性能更佳、优良的焊接特点及电镀性、良好的抗腐蚀性、韧性高及加工后不变形、材料致密无缺陷及易于抛光、上色膜容易、氧化效果极佳等优良特点。

  硬铝加工难点及刀具材质选择

  加工铝合金可供选择的刀具材料有硬质合金、陶瓷和聚晶金刚石(PCD)。使用YG类硬质合金切削铝合金材料时,刀具耐磨性差,因为在铝合金材料中通常加入硅来提高其应用性能,硅元素会与合金刀具反应而加速硬质合金的磨损;而陶瓷刀虽然比硬质合金具有更高的硬度和耐磨性、良好的高温性能,但是陶瓷的脆性大和热导率低易产生裂纹导致刀片破损,这些缺点限制了陶瓷刀具在加工铝合金材料中的使用。

  华菱超硬聚晶金刚石(PCD)是目前切削铝合金较理想的刀具材料,具有很高的硬度和耐磨性、非常低的摩擦系数,刃口非常锋利,切削加工表面质量好。且随着近年来PCD刀具加工成本的不断降低,市场竞争压力和刀具制造工艺的共同改进,PCD刀具的价格已大幅下降50%以上。比较pcd刀具的性能、价格、使用等方面,pcd刀具在铝合金材料加工中的应用日益增多。

  华菱超硬刀具在硬铝(铝合金)加工中的应用方案

  以硬铝在汽车行业的典型应用为例,解读华菱超硬刀具在铝合金加工中的应用方案:

  (1)汽车铝合金活塞加工刀具方案

  活塞常见加工部位包括外圆,顶部端面,顶部球窝,外圆环槽,销孔等。活塞用铝合金的发展过程中形成了3种合金类型,根据硅含量的高低划分为:共晶合金(硅含量约12%)、过共晶合金(硅含量约18%)及高硅铝合金(硅含量约25%)。随着发动机活塞材料含硅量的增多,材料的加工性能下降,华菱超硬研制出针对高硅铝合金更为理想的刀具——聚晶金刚石(PCD)刀具,汽车铝合金活塞加工所用刀具方案:

  PCD刀片——标准刀片(VCGX系列)和非标刀片,主要用于粗精加工活塞外圆,优质的PCD片材,可以高速切削,提高加工效率。

  PCD槽刀——主要精加工活塞环槽,特殊的硬质合金基体加上高耐磨的PCD材质,有效的克服加工过程中容易断刀的现象,与传统的刀具加工相比,还可以大大提高实际加工效率,提高切削速度,降低换刀费用,使得加工工件的质量精度有更好的保障。

  PCD铣刀——球头铣刀主要粗精加工活塞顶面球窝,高耐磨性的PCD材质可以满足大余量切削,优良的表面粗糙度,高的刀具寿命!立铣刀主要用于粗精加工活塞顶面平台,适用于大余量、高转速、高进给切削。成型铣刀用于粗精加工活塞销孔、卡簧槽、孔口/孔底倒角为一体,一次换刀完成多道工序,效率更高。

  (2)汽车铝合金轮毂加工刀具方案

  华菱超硬聚晶金刚石(PCD)刀具适合加工部位铝合金轮毂的外圆、轮辋、轮辐、槽底等:

  针对加工铝合金轮毂过程中,经常遇到的问题,如切面不亮,发白,针孔等,华菱超硬有不同粒度的PCD牌号,主要针对不同铝含量的硅铝合金,以达到更佳的加工效果,汽车铝合金轮毂加工所用刀具方案:

  PCD刀片——标准机夹刀片,常用型号有VCGW,VCGT等。

  PCD轮毂刀片——非标刀片,圆弧角为2.5或3.0。

  PCD槽刀片——非标PCD轮毂槽刀片

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