铍金属机械加工.docx

铍金属机械加工 1982年7月22日布拉什.维尔曼公司(BRUSHWELLMANINC.) 前言 机械加工定义为使用刀具将材料以切屑的形式从工件上去除的方式。这涉及工件材料，机床，卡具，刀具和切削液。皱是一种稀有的金属，拥有与绝大多数材料不同的性能。当掌握了它的特性并遵循一些基本原则，皱材并不难以加工。为了帮助皱加工发表了众多文章和研究文献，但是缺乏收集当前完整的数据。布拉什.维尔曼公司时常会接到新用户的电话提问，主要是关于皱加工非常基本的信息。编制这份简介的目的是使潜在的用户熟悉皱产品，使他们掌握一些制造出合格皱产品的机加常识。这个指导资料集合了个人和皱加工生产企业的经验，但仅仅借助这份资料不会使用户成为专家。这个简介收集了来自多个方面的知识，希望为新用户提供一个参考或切入点。 简介 金属皱是从绿柱石或硅皱石中提炼出来的，通过一系列漫长化学处理工艺获得了皱珠。皱珠然后真空熔炼成皱锭或者碾压成粉末(作为真空热压皱材或其他特种粉末冶金材料的原材料)。真空热压包套通常制成圆柱形，用以隔绝外界污染并按照不同用户的需求制成不同的尺寸。当前超过90%的皱材制备设备都采用这一工艺。皱粉末也可以不经过烧结、熔铸而固结，比如真空热压后的冷等静压、冷等静压或真空热压后的热等静压。皱也可以通过特殊生产线制成热压皱箔片，拉拔皱丝。 这份简介主要是关于机加绝大多数真空热压材料的基本原则。并不包括特殊材料。布拉什.维尔曼公司提供了5种常用皱材牌号。这些牌号按照可加工性排序如下：1)S-200通用牌号；2)S-65高延伸率结构牌号；3)I—70光学牌号；4)I-220惯性仪表牌号(微屈服强度5KSI)；5)I—400惯性仪表牌号(拥有卓越的尺寸稳定性和微屈服强度8KSI)。(1KSI=6?89N/mm2) 这份简介中关于可加工性的说明适用于所有牌号的皱材。进给速度、切削速度和切削深度是关于通用牌号S—200。在加工其他牌号皱材时，加工参数应该更加保守，尤其是I-400牌号。I—400牌号中较高的氧化物含量和低的延伸率制约了这种材料的可加工性。如果加工I-400皱材不采用较为保守的参数，会导致材料崩碎。 另外S-65牌号皱材的详尽加工参数可以查阅空军材料实验室报告AFML-76-88《S-65热压皱材制备、材料特性以及机加工艺评估》，作者是BrushWellman公司BryceKing。 尽管皱材加工与其他材料不同，但是皱并不难以加工，而且必须了解这些不同点。皱材加工经验与硬铸铁的比较相近。用于加工铸铁的刀具需要在几何角度上稍作调整就适用于加工皱材。设定1113钢的可加工性为100%，皱材的可加工性则为55%。尽管皱材的硬度相对较低(RB90或RC11)，但是刀具磨损快，且产生不连续切屑。当选择不适用的刀具几何角度或刀具材料，会导致刀具切削刃磨损速度快。 用于加工铸铁和非铁系材料的第二类通用硬质合金刀具牌号适用于皱材加工。在这个等级中可以选择具体的刀具牌号例如ValeniteVC-2或相对应的牌号。这种牌号的刀具适用于长工件的精密加工，切削刃能够经受的起数英里的切削路径。 获得无损伤表层对于铍材精密加工零件十分重要。表面损伤主要是以孪晶或微裂纹形式出现，他会使铍材的延伸率降低到无损伤状态的几分之一。铍材的机加工损伤通常采用合适的工艺手段消除例如去应力热处理或化学铣削。推荐采用附表A的化学铣削配比，单面厚度去除速率为0.0127mm/min，单面厚度应去除0.1016mm。采用规范的机加工艺并在零部件使用前采用化学铣削的方法被证明是非常有效的。有些需要的情况下化学铣削的去除量会更多，但是尺寸公差不易保证。经验证明当化学铣削的去除量在0.1016mm时，仍可保持较严的尺寸公差。 控制机加损伤的关键是防止刀具的过度磨损。磨损的刀具会引起深层的损伤。刀具寿命取决于刀具自身以及使用条件。经过正规培训且经验丰富的机加人员能够确定刀具什么时候需要更换，精加工人员更应该关注这一点。更为关键的经验是控制机加工序的各个方面并建立安全的刀具更换间隔标准。不遵循上述规则会导致工件裂纹甚至报废。 由于切削应力，铍材极易造成微裂纹和孪晶等表层缺陷。切削刃作用过的加工表面会导致工件损伤。通过金相检测方法可以测出损伤层的深度。孪晶和微裂纹等缺陷程度受材料特性、刀具几何角度、进给速度、切削速度、加工方法和十湿方法的综合影响。表面损伤层必须控制在0.1016mm以内。当精加工完成后，通过化学铣削和去应力热处理的方法消除上述损伤。采用偏振光显微镜（250X）对试件剖面进行金相检测可以判断机加工艺的恰当与否。 通用工艺说明 需要特别关注在下面章节中关于铍加工的讨论。 铍是一种昂贵金属。比较经济的手段是让原料供应商提供尽可能接近工件最终尺寸的毛坯。这样机加生产商就可以减少在后续机加过程中切屑的产生