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新型镍基高温合金磨削性能实验研究
MW35.com 2005-6-16 大连理工大学 沈阳黎明航空发动机集团公司 王殿龙 陈劲枰 庞继有 孙安有 张川
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1 引言
高温合金是多组元复杂合金，具有优良的高温强度和热稳定性，在600～1100℃的氧化和燃气腐蚀条件下能长期工作，因而被广泛应用于航空、宇航、船舶及化学工业中。工业生产中通用的高温合金分为铁基、镍基和钴基三类，本文研究的为ВЖЛ1型(以下简写为此代号)镍基高温合金。
由于高温合金通常作为关键器件在高温和复杂应力条件下长期工作，为了获得良好的性能，在加工过程中通常需添加各种元素和采用强化工艺，使得高温合金的切削(磨削)加工性能较差，主要体现在：
- 磨削高温合金时，砂轮磨粒有较严重的磨耗磨损和粘附堵塞，磨削比很低(普通砂轮的磨削比G=1～2)；
- 由于镍基高温合金材料中含有高熔点合金元素，具有碳化物相及金属间化合物g"相和g'相，易产生强烈的塑性变形，因而磨削力比一般钢料大得多；
- 由于高温合金的热导率很低，因而磨削时传入工件的热量百分比较低，且热量集中在极薄的磨削表面层，使得磨削温度很高；
- 在磨削力和温度的综合作用下，产生磨削烧伤，表面质量不易保证。
ВЖЛ1是沈阳黎明航空发动机集团研制的一种新型铸造镍基高温合金，实际生产中的加工性能较差，为了提高大批量生产的加工效率和质量，降低成本，研究其磨削加工性能具有十分重要的意义。
2 ВЖЛ1的化学成分和力学性能
ВЖЛ1的成份复杂，主要为镍(约≥60%)及Cr、W、Mo、Ti.、Al、C等几种元素，对一些微量组份(例如S、P、Mn、Si等)进行严格的控制，使其具有良好的高温强度和热稳定性，常温下拉伸强度sb≥670MPa，布氏硬度为300～600。ВЖЛ1各组成成份的含量见表1。
表1 ВЖЛ1合金含量组成,%
| 元素
| C
| Cr
| W
| Mo
| Ti
| Al
| Ni
| Fe
| B
| Si
| S
| P
|
| 含量
| 0.10-0.17
| 15.0-17.0
| 2.0-2.5
| 3.5-5.0
| 2.0-3.0
| 2.0-2.8
| 基
| ≤3.5
| ≤0.13
| ≤2.0
| ≤0.02
| ≤0.02 |
3 ВЖЛ1磨削性能的实验
- 实验条件
- 试件：43.5×25×240mm铸件；实验磨削面尺寸：磨削长度l=43.5mm，磨削宽度b=10.0mm；加工设备：液压万能工具磨床MYA6025，内圆工具磨床MD215。
- 磨具材料：平磨125×32×15粒度100#CBN砂轮(浓度100%)，125×32×15粒度180#CBN砂轮(浓度100%)，125×32×15粒度80#白刚玉砂轮；内圆磨f10粒度120#CBN砂轮，f10粒度180#CBN砂轮(浓度100%)。
- 测试仪器采用Kistler压电三向动态测力仪9257B，Kistler电荷放大器5007，数据采样系统采用12位A/D接口卡，486微机，数据采集处理软件系统。
- 实验方案
- 磨削正交实验中，依据二因素三水平正交实验方案(见表2)用180#CBN砂轮进行磨削。
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