切削加工堆焊件的立方氮化硼刀具

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1、现代切削刀具及加工技术2015.02切削加工堆焊件的立方氮化硼刀具随着社会的进步和科学技术的发展，各种机械设备正沿高质量高效率、大型化的方向发展，对机械产品的使用性能要求越来越高。堆焊作为可以提高材料表面性能的的一种经济而快速的工艺方法，广泛的应用于各个工业部门零件的制造和修复中。下面就来介绍一下堆焊的发展历史和常见的堆焊行业。一、堆焊的发展历史堆焊就是用焊接方法在零件表面堆敷一层耐磨或耐蚀金属层，来提高工件的表面硬度或修复外形不合格的旧零件的工艺方法。我国堆焊技术起源于20世纪50年代末，发展初期主要应用于修复零件的形状尺寸，60年代将恢复形状

2、尺寸与表面强化及表面改性相结合，改革开放后堆焊技术的应用领域进一步扩大，堆焊技术从修理业扩展到制造业，90年代药芯焊丝的应用和发展使得一些高合金含量、高硬度的堆焊材料能够制成用途广泛的自动化生产用焊丝，极大地提高了堆焊自动化水平。二、常见的堆焊行业（1）轧辊行业轧辊是轧钢厂轧钢机上的重要零件，利用一对或一组轧辊滚动时产生的压力来轧碾钢材，是决定轧机效率和轧材质量的重要消耗部件。轧辊磨损快为了获得好的使用寿命，在20世纪70年代就采用了堆焊方法来提高轧辊的表面硬度，获得较高的使用寿命。轧辊不止在生产制造中采用堆焊来获得较高的使用性能，而且当轧辊工作

3、时间长，导致表面不规整或尺寸超差时，亦可选择堆焊来修复轧辊，即延长了轧辊的使用寿命，而且降低了制造成本。轧辊的堆焊方法有埋弧自动焊、电渣焊、气体保护焊等，其中以埋弧自动焊应用最广泛。根据轧辊的工作条件的不同，选择的堆焊方法不同，其选择的堆焊材料也不尽相同，除了保证表面硬度之外，还要考虑耐磨性，耐蚀性，抗冲击性等。如冷轧辊(9Cr2Mo材料)采用药芯焊丝硬度≥HRC62以上，热轧支承辊的硬度平均在HSD74（换算成洛氏硬度为HRC55）。（2）阀门行业随着现代技术的发展，越来越多的阀门在高温、高压及高腐蚀，高耐磨等环境下工作，为了提高阀门的耐磨，耐

4、高温及耐腐蚀等性能，现在工厂普遍采用堆焊技术来增加阀门壳体或内件的硬度，来提高阀门的耐磨性和使用寿命。常用的阀门堆焊技术有氧-乙炔火焰堆焊、手工电弧焊和等离子弧焊等。堆焊材料合金有铁基、镍基、钴基、镍基等堆焊材料，如果想要获得满足设计及使用要求的阀门堆焊面，必须严格按照制定作业指导书以及操作要求进行，同时要根据母材（工件材料）及焊接方法选取适当的焊接材料。如采用氧-乙炔火焰堆焊技术，钴基合金材料StelliteNo.12堆焊后的硬度HRC48。如采用碳化钨堆焊焊条堆焊出来的硬度可达HRC60以上。（3）石油行业随着超深井、大斜度井和海上石油钻井平

5、台大量出现。随之而来的问题便是钻井时间的大幅度延长、钻杆作用在套管上侧向力的不断增高，导致钻杆与套管的磨损问题更为突出。石油钻杆接头是石油钻探过程中的关键性部件，并华菱超硬：专业硬材料加工工具的领导者，致力让世界不再有难加工的材料现代切削刀具及加工技术2015.02且随着现代钻井技术的不断发展，对钻杆接头耐磨性的要求不断提高。目前常采用堆焊方式来提高石油钻杆接头的耐磨性和使用寿命。石油钻杆接头常采用的堆焊方法是明弧堆焊药芯焊丝，等离子喷焊合金焊丝等，如采用明弧堆焊药芯焊丝，硬度均匀一般在HRC60左右。三、如何加工堆焊后的工件堆焊后的工件一般高低

6、不平，存在气孔，夹渣等堆焊缺陷，并且多数工件堆焊后的硬度在HRC45以上，常采用的加工方法有磨削和车削。（1）采用磨削方法：根据不同的工件选择合适的磨床进行磨削，工件的单边余量一般在2-3mm,采用磨床加工效率太低，一般适合磨削余量在0.2-0.3mm之间的工件。并且对于大型堆焊件由于尺寸太大，超过了磨床的加工范围，故磨床只能加工小堆焊件，并可以获得好的精度。（2）采用车削方法：车削是目前加工堆焊件最普遍的方式，由于堆焊件大多高低不平，加工过程中容易振动，所以选择刀具必须选择抗冲击性和耐磨性能优异的刀具材料，只有选择正确的刀具材料才能实现高效率，

7、低成本的效果。四、加工堆焊后的工件的车刀刀具目前，加工堆焊后的工件的车刀刀具有硬质合金刀具，陶瓷刀具和立方氮化硼刀具，其中硬质合金刀具和陶瓷刀具不建议使用，原因在于堆焊后的工件余量一般在2-3mm，硬质合金刀具本身刀体的硬度不高，加工高硬度堆焊件会出现耐用度低的现象，陶瓷刀具更不用说了，脆性大适合小进给量和小吃刀深度的精加工工序，并且尽量避免断续切削，堆焊后的工件表面不规整，很容易就造成崩刀。立方氮化硼刀具是目前加工堆焊件最有效的车刀刀具，立方氮化硼刀具不仅硬度高，耐磨性好，而且使用寿命长，虽说有和陶瓷刀具一样的问题脆性大，但随着刀具行业的不断发

8、展，最终华菱超硬研制出了非金属粘合剂立方氮化硼刀具BN-S20牌号，与传统立方氮化硼刀具不同的是BN-S20牌号采用非金属（陶瓷）作为粘