预硬化塑料模具钢切削加工性能探究

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1、预硬化塑料模具钢切削加工性能探究摘要预硬化塑料模具钢的生产应用越来越广泛，但是有关其机械加工性能和微观组织的对应关系方面的研究却比较少。有鉴于此，本文选取两类典型的塑料模具钢来进行研究：典型的预硬化模具钢718（DIN1.2738）和自主研制的预硬化塑料模具钢SDP1。首先通过传统的车削试验，评价两种材料的车削力和刀具磨损，然后重点通过两种材料在不同组织状态（硬度相近）下的镋削试验，来综合评价探讨它们的铣削力及其与微观组织的关系。关键词塑料模具钢切削加工性能组织铣削车削中图分类号：TG113.264文献标识码：A0引言随着

2、塑料模具钢应用的日益广泛，其切削加工性能也就显得越来越重要并且受到了广泛的关注。在预硬化塑料模具钢的切削加工性能方的工作。已经有一些学者做了很多卓有成效Gologlu,Sakarya利用田口实验方法（正交实验法）研究了铳削路径等对718型腔铳削后表面粗糙度的影响。实验中使用的切削路径共三种：单方向切削、来回切削、螺旋切削。实验研究了切削速度、进给量、切削深度和步进4个试验因素，然后综合三种切削路径下的实验结果确定了最优工艺参数。最后作者还进行了验证实验并估计了平均值附近的置信区间。Chen等研究了ASTMP20在一定倾斜镜

3、削角度下的球头镋削。作者研究了当切削速度对切削力和切削温度的影响一定的情况下，切削力、切削温度和残余应力之间的关系。作者最后得到最佳的倾角范围在5令担今命咒。令车削和铣削实验将在两种预硬型塑料模具钢上进行。本文旨在研究718和SDP1的切削性能与它们的微观组织的关系。同时，本研究的结果将给两种材料的实际生产提供一定的指导。1拭验内容1.1试验材料试验材料从企业实际生产的预硬化后的大模块上取样，其中718取自2500分分00令分Omm的大模块，模块是在真空浇铸后进行锻造再调质处理的SDP1试样取自2400今分15分令5mm的

4、大模块，模块氩气保护浇铸后锻造并回火处理。两种材料的硬度均为35令命RC,718成分见表1，SDP1成分见表2。Table1:Chemicalcompositionof718(Wt°/o)Table2：ChemicalcompositionofSDP1(Wt%)为进一步研究SDP1的切削加工性能，对其铣削试样进行了不同热处理再进行镜削加工实验。相关热处理工艺如表3所示。Table3:ChemicalcompositionofSDP1(Wt%)718是一种调质态的预硬化塑料模具钢，其合金含量低，淬透性好。在实际生产中即使是对

5、大模块，也能得到比较均匀的组织并且表面和心部的硬度差小。而SDP1是一种非调质预硬化塑料模具钢，钢锭浇铸成型后在1200°C左右进行奥氏体化，保温一定时间以后出炉进行锻造，锻造迖到一定尺寸后风冷，当冷却至一定温度后在530°C回火。SDP1的生产工艺决定了它是混合贝氏体组织并且可能含有未回火的马氏体。并且已经有研究表明718大模块的硬度均匀性和冲击韧性都比SDP1好。1.2端面车削试验端面车削试验在CM6140-A车床上进行，试验条件为干切。试验中为了在尽量少的切削量下体现出两种材料的车削性能，选用了同一批次的YT15硬质

6、合金刀片(ISOP1O，不带涂层，ll.0-ll.7g/cm2,彡91HRA，ZCC.CT)。车削试样尺寸为90令令5mm，试样装夹好之后，在其端面上钻30mm的孔，然后进行外圆车削。最后实际进行试验的试样尺寸为86++0腿。端面车削试验参数如表4所示。两种材料在相同的加工参数下，分别选用一片新的刀片对它们分别进行6次相同的端面车削，观察并测量此过程中的刀具磨损情况以及车削力。刀具磨损采用JX13-C型工具显微镜进行观察和测量，切削力采用YDCB-III05三向压电测力系统（采样频率100HZ）进行测量。此外，对切屑进行收

7、集和观察。Table4:Turningparameters2端面车削2.1车削力2所示是两种材料的车削力，图中五段分别对就实验中的5次端面车削。在理想状态，即试样端面摆动为零的情况下，由于刀具角度的原因X方向的车削力应该是沿着-X轴方向，但实际上X方向的力还受到因端面摆动引起的+X方向的力的共同作用。所以，随着车削的进行，试样悬伸长度减小，端面的摆动逐渐减小，+X方向的力减小，因而从图3中我们可以发现两种材料X方向的车削力呈现出向-X轴方向增大的趋势。但SDP1的车削力却始终为正值，说明SDP1在车削过程中稳定性较差，端面

8、的摆动大，导致其+X方向的力始终大于-x方向的力方向的力都表现出相同的特点，即第一次车削时力保持一个稳定的值，在随后的车削中，车削力越来越大并都是从大到小地变化，并且变化越来越快，表现在图上就是曲线往下移且斜率越来越大。由此我们可以推断，第一次车削时，刀具的磨损量为0，在实验车削速度范围内（线速度216