论文大型锻件高效切削加工技术是关于本文可作为切削加工方面的大学硕士与本科毕业论文切削加工方法论文开题报告范文和职称论文论文写作参考文献下载。
摘 要：大型零部件是清洁能源（如核电、水电）、石油化工以及交通运输等行业极为重要的核.心部件.随着国家经济的发展,对大型零部件的需求和日俱增.因此,实现大型零部件的全部国产化是提升国家装备水平的重要保障.但是,大型零部件的加工技术,特别是刀具技术一直是制约大型零部件国产化发展的主要因素之一.本文从大型零部件材料及其特性、大型零部件加工技术及重型切削技术现状等几方面进行探讨,分析刀具技术在大型零部件切削加工中的重要地位,并提出重型切削刀具技术解决方案及展望,以期为实现大型零部件及其加工刀具高度国产化目标提供参考.
关键词：重型切削；难加工材料；大型零部件；刀具技术；刀具涂层
中图分类号：TG501 文献标志码：A 文章编号：1007-2683（2013）01-0014-08
0.引言
制造业是创造人类物质财富和社会文明的手段和源泉,是国家实现新兴工业化的基础保证,诸多学科的研究成果必须通过制造转化为人类需求的产品和生产力.国家重大战略工程必须由制造业的极端制造能力提供保证和支撑.近十年,我国高端装备制造业已形成一定的产业规模,开发出了一大批具有知识产权的高端装备,如百万千瓦级超超临界火电发电机组、百万千瓦级先进压水堆核电站成套设备、1000kV特高压交流输变电设备、±800kV直流输变电成套设备、百万吨乙烯装置所需的关键装备、超重型数控卧式镗车床、精密高速加工中心、2000t履带起重机等,已初步形成了高端装备制造产业格局.但是和世界先进水平相比,我国高端装备制造业仍存在较大差距,尤其在技术创新和制造能力等方面.图1为石油、化工行业用的大型加氢反应器.
随着我国石油工业、煤液化工业、核工业和核电站设备的发展,对大型、复杂零部件的需求量不断增大,要求不断提高,而且逐步向大型化发展.千吨级以上的特种耐热不起皮钢材质的加氢反应器的筒节零件制造工艺复杂,技术难度大；核岛AP1000蒸发器水室封头是目前世界上最先进、设备制造难度最大的三代核电站锻件,其型面复杂、切削加工量大（如图2所示）.虽然我国已经可以自主生产这些大型高端装备的关键部件,但是落后的加工技术和刀具技术严重制约着加工效率和加工质量,导致生产成本高、资源消耗大等问题.
美国、德国、日本和原苏联等国对各种难加工材料进行了大量的切削实验研究,并开发了适合于加工难加工材料的新型硬质合金刀具、陶瓷刀具和超硬刀具.目前,世界上只有少数发达国家能够生产大型筒节、核电水室封头等关键部件,其制造技术对我国实行严格控制和封锁,针对大型难加工材料零件高效加工技术研究及刀具产品国产化问题已经成为开发大型零部件新产品的关键问题.因此,以重型筒节、水室封头为典型零件进行高效切削加工技术和刀具技术研究,对我国化工/核电重大工程项目建设将具有重要现实意义和战略意义.
1.大型零部件材料及其特性
1.1石油、化工领域大型零部件材料及其特性
加氢反应器是炼油、煤液化生产中的关键重大装备,大型加氢反应器重达数百吨乃至上千吨重,是由几段圆筒经加工后焊接而成,每段圆筒在加工中一般被称为筒节,以加氢反应器筒节为典型零件,介绍筒节材料及其特性.加氢反应器属于高温高压装置,不仅尺寸大壁厚,而且材料采用抗拉强度特别高又耐热的特种钢.2.25Cr-1Mo钢被广泛应用于炼油化工行业的临氢设备上,伴随着冶炼技术的不断发展,这种钢的纯洁性、匀质性、抗氢性能、抗回火性能和综合力学性能也在不断提高和改善,但在抗氢性能、抗蠕变性能和最高使用温度方面,仍满足不了某些场合需求.2.25Cr-1Mo-0.25V钢正是在此基础上开发出来的新钢种,且应用于加氢反应器的制造,这种新型钢和普通的2.25Cr-1Mo钢相比,各方面都有明显的优越性：强度及需用应力、最高使用温度、抗氢性能显著提高,其化学成分如表1所示.
2.25Cr-1Mo-0.25V钢是一种低合金贝氏体耐热钢,显微组织细小均匀,强度高,塑性好,耐高温,在温度超过450℃时仍能保持良好的高温力学性能.合金元素的总量不超过6%,其在调质处理后,抗拉强度超过1GPa.并且具有热韧性、红硬性以及很强的抗氢化能力,切削过程中的切削力较大,切削区域产生的切削热较多,加上此种材料的导热系数小,导热性较差,因此,切削温度非常高（最高可达1000℃左右）.
1.2核电领域大型零部件材料及其特性
水室封头是核岛蒸发器的关键部件,形状复杂,材料为难加工材料SA508Ⅲ钢.SA508Ⅲ钢是低碳合金钢,是核电设备的主体材料,工作条件非常恶劣,在工作状态下要承受射线辐射和热辐射,同时还要承受非常高的压力.国内某公司已经研制出了应用于核电设备的SA508Ⅲ钢（化学成分如表2所示）.
SA508Ⅲ钢因其具有强度高、低温冲击韧性良好和较低的无延性转变温度等特点,因此加工过程中易产生韧性较高的切屑,难以折断的切屑缠绕在刀具上致使切削区域温度升高,从而引起刀一屑粘产生粘结现象.依表2所述,SA508Ⅲ的成分并不复杂,由于用其制造的零部件（核岛水室封头）有特殊的要求（绝密性和精度高）,因此其制造工艺要求却非常严格,加工难度很大.
1.3大型锻件材料中合金元素对材料性能影响
因为大型筒节、水室封头这类大型零件工作环境的特殊性以及需要和其它零件进行组装.因此,需要用到焊接工艺,而根据焊接工艺要求,材料一般需要含碳量较低的合金钢.由于合金中含有许多诸如Cr、Ti、Ni、Mo、V等高熔点元素,这些元素固溶在铁素体中,起到固溶强化的作用,保持了铁素体具有良好的塑性和较高的强度.因此,给切削带来极大的困难.又因为这些合金元素会和材料中其它的非金属元素,如B和C等结合成具有高熔点硬化物,以及形成具有高韧性的金属间化合物,因此,增大了材料在切削过程中的切削阻力.
为了达到强化基体、降低焊缝敏感性以及提高淬透性、改善低温冲击韧性和耐热性等目的,通常在低碳合金钢中添加了Mn、Ni、Mo等亲铁性铁族元素,这些元素和硬质合金刀具中的Co元素为同族元素,在高温环境下其亲和性较强,切削过程中容易引起刀具磨损,甚至出现刀一屑粘结而最终导致刀具失效.
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参考文献：
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