成都高溫合金從高(gao)溫、具有腐(fu)蝕(shi)性(xing)(xing)和(he)(he)其他條件(jian)(jian)惡劣的(de)(de)地質環境(jing)中開采石油和(he)(he)天然氣(qi)(如(ru)通過水力壓裂法或深(shen)(shen)海鉆探開采油氣(qi))正在(zai)幫助(zhu)美國實現能源自給(gei)。但是，這就要(yao)(yao)(yao)求用(yong)于(yu)完成這項工(gong)作(zuo)的(de)(de)金(jin)屬零(ling)(ling)部(bu)件(jian)(jian)具有很高(gao)的(de)(de)強(qiang)度(du)(du)。例如(ru)，水力壓裂設(she)(she)(she)備要(yao)(yao)(yao)在(zai)深(shen)(shen)入地下7英里以上的(de)(de)地層中工(gong)作(zuo)，在(zai)那里，設(she)(she)(she)備承受(shou)的(de)(de)壓力高(gao)達(da)(da)25,000psi(1,724巴(ba))，溫度(du)(du)高(gao)達(da)(da)260℃。此外(wai)，由(you)于(yu)從深(shen)(shen)井中開采出的(de)(de)“酸性(xing)(xing)”原(yuan)油含硫(liu)量很高(gao)，因此具有極強(qiang)的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)性(xing)(xing)。在(zai)能源行業，即使是用(yong)于(yu)地面設(she)(she)(she)施的(de)(de)零(ling)(ling)部(bu)件(jian)(jian)，也需要(yao)(yao)(yao)承受(shou)足以使傳統金(jin)屬材料(liao)失效的(de)(de)高(gao)壓力。因此，渦輪葉片(pian)、轉(zhuan)子、閥(fa)體、歧管(guan)、泵用(yong)零(ling)(ling)件(jian)(jian)、葉片(pian)以及許多其他能源零(ling)(ling)部(bu)件(jian)(jian)的(de)(de)設(she)(she)(she)計者轉(zhuan)而求助(zhu)于(yu)一些新型(xing)材料(liao)，主要(yao)(yao)(yao)是耐熱(re)超(chao)級合金(jin)(HRSA)。

　　設計者采用能(neng)耐受高溫(wen)、腐(fu)蝕和(he)摩(mo)擦(ca)磨損的高溫(wen)合金來制造能(neng)源(yuan)零部件(jian)(jian)。有一(yi)(yi)些精密零部件(jian)(jian)(如發電機或渦輪系統的零部件(jian)(jian))用于正常的工作環境，而另(ling)一(yi)(yi)些零部件(jian)(jian)(如深井鉆探系統的零部件(jian)(jian))則需要在(zai)極端條件(jian)(jian)下工作。

　　圖1 石油開采

　　高溫(wen)合(he)(he)金(jin)(jin)主要分為(wei)三類：鎳(nie)基(ji)(ji)合(he)(he)金(jin)(jin)、鈷基(ji)(ji)合(he)(he)金(jin)(jin)和(he)(he)鐵(tie)基(ji)(ji)合(he)(he)金(jin)(jin)。根據(ju)山特(te)維克可樂滿白皮書，鎳(nie)基(ji)(ji)高溫(wen)合(he)(he)金(jin)(jin)的(de)使用最為(wei)廣泛，常見類型(xing)包括Inconel 718、Waspaloy合(he)(he)金(jin)(jin)和(he)(he)Hastelloy X合(he)(he)金(jin)(jin)。鈷基(ji)(ji)高溫(wen)合(he)(he)金(jin)(jin)(如(ru)Haynes 25、Stellite 31合(he)(he)金(jin)(jin))與(yu)鎳(nie)基(ji)(ji)合(he)(he)金(jin)(jin)類似，在(zai)高溫(wen)下具有優異的(de)抗蠕變性和(he)(he)耐腐蝕性，但(dan)(dan)價格更昂貴，也更難以加工(gong)。由奧氏體不銹鋼發展而來的(de)鐵(tie)基(ji)(ji)高溫(wen)合(he)(he)金(jin)(jin)(如(ru)Inconel 909)具有很小的(de)熱(re)脹系數，但(dan)(dan)其高溫(wen)強度(du)在(zai)這三類合(he)(he)金(jin)(jin)中最低。

　　高溫合金(如(ru)雙相(xiang)合金Inconel 718和(he)超級雙相(xiang)合金Inconel 625)還(huan)具有(you)良好的防磁性(xing)、耐磨性(xing)和(he)高屈服強度，并適(shi)用于(yu)需(xu)要耐腐蝕的密封表面(mian)。這些(xie)零部件用于(yu)各種極端(duan)環境，而高溫合金有(you)助于(yu)保持這些(xie)產品的完整性(xing)。

　　圖2 渦輪葉片

　　高溫合金(jin)的可切削性

　　高(gao)(gao)(gao)溫合(he)(he)(he)金(jin)適用于(yu)(yu)極端環(huan)境的(de)結構特(te)點也使其比(bi)常規金(jin)屬材料加工(gong)難度大(da)得(de)多。例如，雖然鎳基(ji)合(he)(he)(he)金(jin)能(neng)有(you)效(xiao)地抵(di)御(yu)高(gao)(gao)(gao)溫，但(dan)由于(yu)(yu)粘性較大(da)，降(jiang)低了其可切(qie)削(xue)性，并增大(da)了產(chan)生(sheng)積屑(xie)瘤的(de)風(feng)險(xian)。用于(yu)(yu)能(neng)源和其他一(yi)些(xie)行業(ye)的(de)高(gao)(gao)(gao)溫合(he)(he)(he)金(jin)大(da)部分(fen)(fen)是鎳基(ji)合(he)(he)(he)金(jin)，但(dan)也有(you)一(yi)部分(fen)(fen)鈷基(ji)合(he)(he)(he)金(jin)，鐵基(ji)合(he)(he)(he)金(jin)則相對較少。此外，加工(gong)具有(you)高(gao)(gao)(gao)屈服強度的(de)鎳基(ji)合(he)(he)(he)金(jin)時(shi)，會產(chan)生(sheng)大(da)量切(qie)削(xue)熱，從而進一(yi)步增大(da)加工(gong)難度。

　　許多屬于高溫合(he)金(jin)范疇的(de)金(jin)屬中都包(bao)含有不同比(bi)例的(de)各種(zhong)合(he)金(jin)元素(可(ke)(ke)(ke)多達(da)10種(zhong)以上(shang)，如屬于同一(yi)類合(he)金(jin)的(de)鉻、鉬、鎢和(he)(he)鈦)，這意味著即使在同一(yi)類高溫合(he)金(jin)中，加(jia)工參數和(he)(he)可(ke)(ke)(ke)切(qie)削(xue)性也可(ke)(ke)(ke)能(neng)大相(xiang)徑庭。每種(zhong)材料自(zi)身的(de)特性都會給制造工藝帶來一(yi)系列(lie)難題(ti)，加(jia)工每種(zhong)材料的(de)切(qie)削(xue)速度(du)、進給量和(he)(he)切(qie)削(xue)深度(du)都可(ke)(ke)(ke)能(neng)完全不同。

　　即(ji)使是(shi)同(tong)一種高溫合金材料(liao)，其可切削性也會有所不同(tong)，主要取決于它是(shi)否經過熱處(chu)理或(huo)固(gu)溶(rong)硬(ying)化處(chu)理，以及毛坯的制造方式，包括鍛件(jian)、鑄件(jian)和棒(bang)料(liao)。

　　鑄件通(tong)常具(ju)有(you)硬度較(jiao)高的(de)粗糙表(biao)面，從而(er)(er)降低了其可(ke)切(qie)削性，并可(ke)能(neng)導致刀具(ju)發生刻劃(hua)磨(mo)損(sun)。棒料(liao)是三種(zhong)毛坯形式(shi)中最容易(yi)加(jia)工(gong)(gong)的(de)一種(zhong)，不(bu)會對刀具(ju)造成嚴重(zhong)的(de)刻劃(hua)磨(mo)損(sun)。而(er)(er)鍛(duan)件的(de)晶粒(li)更細，因此強度比鑄件更高。此外，由(you)于鍛(duan)造工(gong)(gong)藝對材(cai)料(liao)的(de)內部結構進行了“錘打”，因此在切(qie)削加(jia)工(gong)(gong)鍛(duan)件時，工(gong)(gong)件材(cai)料(liao)容易(yi)移動讓刀。

　　切屑減薄

　　當(dang)刀具(ju)的(de)刻(ke)劃(hua)(hua)磨損(sun)成為(wei)一個亟需解決的(de)問題時(shi)，在粗加工(gong)時(shi)采用(yong)切屑減薄技術可(ke)能有助(zhu)于減小刀具(ju)切深部位的(de)刻(ke)劃(hua)(hua)磨損(sun)。從本質上(shang)說，切屑減薄效(xiao)應(ying)就是利用(yong)刀具(ju)的(de)前傾(qing)角，增大切屑在刀片(pian)上(shang)的(de)分布(bu)區域(yu)，從而有效(xiao)降低刀具(ju)承受的(de)切削壓力。

　　切(qie)屑(xie)減(jian)薄效應除了有助于減(jian)小刀(dao)具刻劃磨損以(yi)(yi)外，在許多情況下(xia)還可(ke)以(yi)(yi)提(ti)高金屬去除率(lv)，因(yin)為要保(bao)持(chi)適當的切(qie)屑(xie)厚度，就必(bi)須提(ti)高進給速度。

　　零(ling)件(jian)(jian)制造商在(zai)加(jia)(jia)工鋼等(deng)其他材(cai)料時(shi)，可以大幅提高進給速度，但在(zai)加(jia)(jia)工高溫合金時(shi)，雖然也可以獲得提高進給速度的額外好處，但其幅度有限，因為高溫合金耐受極(ji)端條件(jian)(jian)的能力會使(shi)其開始反彈(dan)。

　　除(chu)了會引(yin)起刀(dao)(dao)具(ju)(ju)的(de)(de)刻劃(hua)磨損以外(wai)，高(gao)溫合金(jin)材料(liao)(liao)還具(ju)(ju)有(you)加(jia)(jia)工(gong)硬(ying)化(hua)傾向。這就(jiu)要求在(zai)(zai)加(jia)(jia)工(gong)此類材料(liao)(liao)(尤(you)其是鍛件)時，應采用較低的(de)(de)切(qie)削速度(du)。高(gao)溫合金(jin)的(de)(de)表面(mian)切(qie)削速度(du)約為23-45m/min。切(qie)削速度(du)太(tai)快會產(chan)生(sheng)大量切(qie)削熱，從而對(dui)(dui)刀(dao)(dao)具(ju)(ju)造成損害，并有(you)可(ke)能(neng)引(yin)起工(gong)件材料(liao)(liao)的(de)(de)加(jia)(jia)工(gong)硬(ying)化(hua)。在(zai)(zai)需要對(dui)(dui)工(gong)件進行(xing)多(duo)次走刀(dao)(dao)加(jia)(jia)工(gong)的(de)(de)情況下，工(gong)件表面(mian)的(de)(de)加(jia)(jia)工(gong)硬(ying)化(hua)將使(shi)在(zai)(zai)本就(jiu)難以加(jia)(jia)工(gong)的(de)(de)材料(liao)(liao)中每次后續走刀(dao)(dao)都變得更具(ju)(ju)挑(tiao)戰性(xing)。這種(zhong)多(duo)次走刀(dao)(dao)會迅速縮短刀(dao)(dao)具(ju)(ju)壽(shou)命。

　　圖3 三菱材料公司(si)的iMX可換(huan)頭式立(li)銑刀

　　三(san)菱材料公司(si)的(de)iMX可換頭式立銑(xian)刀(dao)適合加(jia)(jia)工高(gao)溫(wen)(wen)合金(如Inconel 718)，該刀(dao)具的(de)刀(dao)頭和刀(dao)體(ti)均用(yong)硬質合金制(zhi)成(cheng)。三(san)菱材料公司(si)建議，在制(zhi)造用(yong)于(yu)能源及其他(ta)一些行業的(de)高(gao)溫(wen)(wen)合金零(ling)部件時，將切(qie)削(xue)參(can)數(shu)比(bi)切(qie)削(xue)合金鋼(gang)(gang)(如4130鋼(gang)(gang)和4140鋼(gang)(gang))時降低(di)(di)4-6倍來(lai)減少熱量的(de)產生，防止(zhi)加(jia)(jia)工硬化，提高(gao)加(jia)(jia)工的(de)有效性。雖然在高(gao)溫(wen)(wen)合金的(de)精加(jia)(jia)工中(zhong)，切(qie)削(xue)參(can)數(shu)的(de)降幅可稍小一些，但(dan)在粗車高(gao)溫(wen)(wen)合金時，應將表面切(qie)削(xue)速度(du)(du)降低(di)(di)75%—80%。在一般的(de)粗加(jia)(jia)工中(zhong)，將進給速度(du)(du)降低(di)(di)30%的(de)情況相當常見(jian)。

　　剝銑(xian)(xian)技術可(ke)能是(shi)解決高(gao)(gao)溫合金加(jia)(jia)工(gong)(gong)難題的一(yi)種(zhong)有效手段(取決于加(jia)(jia)工(gong)(gong)條(tiao)件)。剝銑(xian)(xian)加(jia)(jia)工(gong)(gong)時(shi)(shi)，銑(xian)(xian)削刀(dao)具(如立銑(xian)(xian)刀(dao))并不(bu)像常規粗銑(xian)(xian)時(shi)(shi)那樣處于全(quan)吃刀(dao)狀(zhuang)態，而是(shi)以更高(gao)(gao)的切(qie)削速(su)度和進給(gei)速(su)度及(ji)更小的切(qie)屑(xie)負荷(he)進行銑(xian)(xian)削。雖然徑向吃刀(dao)量很(hen)小，但進給(gei)速(su)度很(hen)快。可(ke)以通過使用(yong)多刃(ren)銑(xian)(xian)刀(dao)來保持較高(gao)(gao)的進給(gei)速(su)度。

　　刀具開發

　　銑削高溫合(he)金時(shi)，使用多刃銑刀(dao)可以分擔切(qie)削負(fu)荷，同時(shi)可以采用較(jiao)小(xiao)的(de)吃刀(dao)量(liang)進行(xing)加工。例如，Superior Tool Service公司(si)公司(si)為了(le)實現Inconel合(he)金沖壓件(jian)的(de)高效修形加工，生產(chan)了(le)一種直徑9.5mm的(de)硬質合(he)金10刃立銑刀(dao)。

　　切削(xue)加(jia)(jia)工高(gao)溫合金時(shi)，采用耐熱和耐磨涂層(如AlTiN和AlCrN涂層)，并(bing)在刀(dao)具涂層中添加(jia)(jia)一些特定(ding)(ding)的(de)添加(jia)(jia)劑(如SiO2)來提高(gao)刀(dao)具的(de)耐磨性(xing)和使(shi)用壽命，增(zeng)強其潤滑性(xing)和熱穩定(ding)(ding)性(xing)。

　　在切(qie)削加工用于能(neng)源行業(ye)的高(gao)(gao)溫合金(jin)零部件時(shi)，采(cai)用合適的刀具基體(ti)也至關重(zhong)要。最好(hao)選用具有微細(xi)晶粒(li)結構的硬質(zhi)合金(jin)基體(ti)，以(yi)提(ti)(ti)供在惡劣加工條(tiao)件下所需的高(gao)(gao)硬度和(he)(he)高(gao)(gao)耐(nai)磨性(xing)。涂層硬質(zhi)合金(jin)通過提(ti)(ti)高(gao)(gao)基體(ti)的整體(ti)性(xing)能(neng)，可以(yi)增大切(qie)削參(can)數和(he)(he)延長刀具壽命，從而進(jin)(jin)一(yi)步提(ti)(ti)高(gao)(gao)生產率。涂層可進(jin)(jin)一(yi)步提(ti)(ti)高(gao)(gao)刀片的耐(nai)磨性(xing)和(he)(he)潤滑(hua)性(xing)，使切(qie)屑能(neng)更順暢地流過刀片。

　　晶須增(zeng)強(qiang)陶(tao)瓷(ci)也是一(yi)種非(fei)常有效的(de)(de)(de)刀具基(ji)體材料(liao)，尤其(qi)在連(lian)續切(qie)(qie)削(xue)(xue)高(gao)溫(wen)合金時(shi)(shi)，因為這種刀具材料(liao)能長時(shi)(shi)間耐受切(qie)(qie)削(xue)(xue)高(gao)溫(wen)。對于斷續切(qie)(qie)削(xue)(xue)，采用(yong)合適(shi)的(de)(de)(de)晶須陶(tao)瓷(ci)牌號并進行適(shi)當的(de)(de)(de)刃口制備將獲(huo)得更(geng)理想的(de)(de)(de)加工效果。另(ling)一(yi)種可供選擇(ze)的(de)(de)(de)基(ji)體材料(liao)是Sialon陶(tao)瓷(ci)，也能耐受切(qie)(qie)削(xue)(xue)高(gao)溫(wen)，但與晶須陶(tao)瓷(ci)相(xiang)比，其(qi)堅持的(de)(de)(de)時(shi)(shi)間要(yao)短一(yi)些，適(shi)用(yong)的(de)(de)(de)切(qie)(qie)削(xue)(xue)速度(du)也較低。

　　圖(tu)4 Greenleaf公(gong)司(si)的WG-600涂(tu)層晶(jing)須增強陶瓷(ci)刀片

　　陶(tao)瓷刀(dao)(dao)具(ju)對(dui)于高(gao)溫合(he)金(jin)(jin)的粗加(jia)工(gong)非常有效(xiao)。不過(guo)，在(zai)加(jia)工(gong)某(mou)些零(ling)(ling)部(bu)件時(如在(zai)合(he)金(jin)(jin)鋼主體上(shang)嵌(qian)入或焊接了高(gao)溫合(he)金(jin)(jin)的零(ling)(ling)部(bu)件)，最好避免用(yong)陶(tao)瓷刀(dao)(dao)具(ju)同(tong)時切削兩種金(jin)(jin)屬材(cai)料，而應(ying)改用(yong)硬質(zhi)(zhi)合(he)金(jin)(jin)刀(dao)(dao)具(ju)。這是因為在(zai)此類加(jia)工(gong)中，當陶(tao)瓷刀(dao)(dao)具(ju)接觸基底金(jin)(jin)屬時，會受到很大的沖擊，導致(zhi)刀(dao)(dao)具(ju)過(guo)早磨損。與硬質(zhi)(zhi)合(he)金(jin)(jin)刀(dao)(dao)具(ju)相比(bi)，晶(jing)須(xu)增強陶(tao)瓷刀(dao)(dao)片在(zai)加(jia)工(gong)高(gao)溫合(he)金(jin)(jin)時切削速度(du)更(geng)快，耐磨性(xing)和(he)耐高(gao)溫性(xing)能更(geng)好。

　　夾持技術

　　刀(dao)(dao)具(ju)夾(jia)(jia)頭(tou)是加(jia)工能源零部件(jian)刀(dao)(dao)具(ju)解決方案(an)的(de)另一(yi)個重要的(de)組成部分。在加(jia)工高溫合金時，其(qi)用戶(hu)經常使(shi)用Bilz公司生產的(de)ThermoGrip熱裝夾(jia)(jia)頭(tou)，因為這種夾(jia)(jia)頭(tou)能提供(gong)很大的(de)夾(jia)(jia)持力、很高的(de)刀(dao)(dao)具(ju)中心線(xian)位(wei)置精度和很小的(de)總(zong)跳動誤(wu)差(TIR)。如果刀(dao)(dao)具(ju)位(wei)置實際(ji)上是沿主軸中心線(xian)直至刀(dao)(dao)尖，就(jiu)不會產生徑向(xiang)跳動。在刀(dao)(dao)具(ju)懸伸長度為6倍直徑處(chu)，最小TIR僅為3μm，從而可(ke)使(shi)每個刀(dao)(dao)槽(cao)的(de)切(qie)削(xue)(xue)刃(ren)(ren)都能參與切(qie)削(xue)(xue)，而不會使(shi)某一(yi)個或(huo)某幾個切(qie)削(xue)(xue)刃(ren)(ren)的(de)加(jia)工負荷(he)大于其(qi)他(ta)切(qie)削(xue)(xue)刃(ren)(ren)，以(yi)確保每個切(qie)削(xue)(xue)刃(ren)(ren)的(de)磨(mo)損均勻一(yi)致(zhi)。

　　加工高溫合金時，零件制造商常(chang)常(chang)采(cai)用熱裝夾(jia)頭，因為(wei)它們(men)能提供(gong)很(hen)大的(de)夾(jia)緊力、很(hen)高的(de)刀具(ju)中心線定位精度和很(hen)小的(de)徑跳誤差。

　　圖5 熱裝夾頭

　　冷卻方式

　　適合(he)能(neng)源行業(ye)高溫合(he)金零部件加工的(de)另一(yi)種Bilz產品是JetSleeve冷卻系(xi)統。該(gai)(gai)系(xi)統由一(yi)個覆蓋(gai)(gai)在(zai)熱(re)裝夾頭外部的(de)鋁制套(tao)筒(tong)構成(cheng)，套(tao)筒(tong)前部策略性地分布著(zhu)一(yi)些冷卻液孔。系(xi)統的(de)結構設計(ji)可利用冷卻液的(de)壓力(li)在(zai)套(tao)筒(tong)內形成(cheng)“龍卷(juan)風效應(ying)”，將冷卻液、空氣或潤(run)滑油直接輸送(song)到刀(dao)具(ju)切削刃處。據(ju)該(gai)(gai)公司(si)介紹(shao)(shao)，JetSleeve系(xi)統可將冷卻液對刀(dao)具(ju)切削刃的(de)覆蓋(gai)(gai)能(neng)力(li)提(ti)高90%以上，從而大幅延長刀(dao)具(ju)壽(shou)命，并能(neng)顯著(zhu)提(ti)高刀(dao)具(ju)的(de)加工表面光潔度(du)(可參閱本(ben)刊2013年第3期P30對該(gai)(gai)系(xi)統的(de)介紹(shao)(shao)——譯(yi)注)。

　　在今后幾十年中，隨著最(zui)小量潤(run)滑(MQL)、低溫切(qie)(qie)削(xue)(xue)和(he)干式(shi)切(qie)(qie)削(xue)(xue)技(ji)術的(de)不斷發展和(he)普及應(ying)用(yong)，冷卻(que)液的(de)使用(yong)不僅會大幅減少，而且還可能(neng)基本上停止使用(yong)。他指出，雖然在切(qie)(qie)削(xue)(xue)加工大多(duo)數(shu)高硬度、高彈(dan)性的(de)金屬材(cai)料時，切(qie)(qie)削(xue)(xue)油是最(zui)有效的(de)切(qie)(qie)削(xue)(xue)液，但由(you)于(yu)它(ta)具有易燃性和(he)對環(huan)境(jing)有害，因此零件(jian)制造商傾向于(yu)使用(yong)更(geng)環(huan)保(bao)的(de)水基冷卻(que)液。

　　在連續切(qie)削(xue)(xue)高溫合金時(shi)(shi)，最好還是(shi)要(yao)使用冷(leng)(leng)卻(que)(que)液。而(er)在斷續切(qie)削(xue)(xue)時(shi)(shi)(如用晶須增強(qiang)陶瓷(ci)刀(dao)片銑削(xue)(xue)高溫合金)，則可(ke)利用壓縮空氣來清除切(qie)屑(xie)和(he)冷(leng)(leng)卻(que)(que)刀(dao)具(ju)/工件(jian)界面。這(zhe)是(shi)因為(wei)在斷續切(qie)削(xue)(xue)時(shi)(shi)使用冷(leng)(leng)卻(que)(que)液，可(ke)能會使陶瓷(ci)刀(dao)片在切(qie)入和(he)切(qie)出產(chan)生高溫的(de)切(qie)削(xue)(xue)區時(shi)(shi)受到劇烈的(de)熱(re)沖擊，從而(er)縮短刀(dao)具(ju)壽命。

　　此外，大(da)幅減(jian)少冷(leng)卻液(ye)用量還可以提高切削加(jia)工質量。例如(ru)，Unist公司介紹說，其用戶之(zhi)一在Hydmech機床上用Lenox雙金(jin)屬鋸(ju)片鋸(ju)切直徑76.2mm的Inconel合金(jin)棒料時(shi)，用大(da)量冷(leng)卻液(ye)進(jin)行(xing)澆(jiao)注式冷(leng)卻，結果(guo)導致嚴重的顫振，棒料邊(bian)緣(yuan)出(chu)現(xian)了較(jiao)大(da)毛刺，且(qie)鋸(ju)片壽(shou)命(ming)僅為5天。然而，當該用戶安裝了一套Unist的最小量潤(run)滑系(xi)統，并使用Coolube 2210EP潤(run)滑劑(ji)進(jin)行(xing)MQL加(jia)工后，鋸(ju)切質量和(he)鋸(ju)片壽(shou)命(ming)均大(da)幅提高(見圖4)。

　　以澆注冷卻方式鋸(ju)切Inconel棒(bang)料(liao)時，會產(chan)生較大(da)顫振(zhen)，并在(zai)棒(bang)料(liao)邊緣形成毛(mao)刺(見(jian)(jian)圖(tu)(tu)6前)。而(er)在(zai)相同加(jia)工條件下，使用(yong)Unist公(gong)司的(de)MQL系統和(he)潤滑(hua)劑，可(ke)(ke)顯著提(ti)高(gao)(gao)(gao)鋸(ju)切質量(liang)(liang)(見(jian)(jian)圖(tu)(tu)6后)。不過，在(zai)切削(xue)(xue)高(gao)(gao)(gao)溫合(he)金時，利(li)用(yong)內冷卻通道將高(gao)(gao)(gao)壓(ya)冷卻液(ye)(ye)直接對準(zhun)刀(dao)具/工件界面，也可(ke)(ke)以顯著提(ti)高(gao)(gao)(gao)刀(dao)具壽(shou)命(ming)和(he)切削(xue)(xue)性能(neng)。三井精機生產(chan)的(de)內冷卻主軸(zhou)機床的(de)最(zui)大(da)冷卻液(ye)(ye)流量(liang)(liang)可(ke)(ke)達每(mei)分鐘55加(jia)侖。切削(xue)(xue)加(jia)工高(gao)(gao)(gao)溫合(he)金零件時，將高(gao)(gao)(gao)壓(ya)冷卻液(ye)(ye)準(zhun)確引導(dao)到切削(xue)(xue)區，可(ke)(ke)有效提(ti)高(gao)(gao)(gao)切削(xue)(xue)性能(neng)和(he)延長刀(dao)具壽(shou)命(ming)(見(jian)(jian)圖(tu)(tu)7)。

　　圖6 鋸切Inconel棒料

　　圖7 切(qie)削加工(gong)高(gao)溫(wen)合金零(ling)件

　　機床設計

　　三(san)井精機(ji)公司目前的一(yi)個項目是開發(fa)一(yi)組用于加工高(gao)溫(wen)合金(含(han)鎳量達(da)30%)葉片的加工中心。這些(xie)機(ji)床能以高(gao)達(da)每分(fen)鐘80加侖的流量提供(gong)2,000psi的高(gao)壓冷(leng)卻液。不(bu)過(guo)，這些(xie)機(ji)床是使用特制的CBN磨(mo)輪(而不(bu)是刀具)來加工工件，冷(leng)卻系統可以防(fang)止工件材(cai)料粘結到磨(mo)輪上并將其堵塞。

　　工(gong)件(jian)材(cai)料(liao)決(jue)定(ding)了機床(chuang)的設計和制造方式(shi)。通(tong)常選(xuan)用某(mou)種材(cai)料(liao)是為(wei)了改進零件(jian)性(xing)能，但材(cai)料(liao)開發人(ren)員并不一定(ding)了解(jie)切(qie)削這種材(cai)料(liao)的剪切(qie)機理。材(cai)料(liao)開發人(ren)員選(xuan)擇(ze)材(cai)料(liao)毛坯，雖(sui)然這些材(cai)料(liao)具有最終(zhong)用戶喜愛的性(xing)能，但卻(que)很難切(qie)削加工(gong)。

　　在切削加工極具挑戰(zhan)性(xing)的(de)(de)(de)高(gao)溫合金時(shi)，為了(le)提(ti)高(gao)系統(tong)剛性(xing)，有時(shi)需要改(gai)變機(ji)(ji)床設計。刀具夾頭的(de)(de)(de)接(jie)口設計就是(shi)一個很好的(de)(de)(de)例子。三井精機(ji)(ji)公司轉而采用肯納公司KM4X100主(zhu)軸聯(lian)接(jie)系統(tong)，是(shi)因為它能提(ti)供35,000英(ying)寸(cun)(cun)磅的(de)(de)(de)彎矩。與之相比，HSK100和BT50錐孔聯(lian)接(jie)系統(tong)所能提(ti)供的(de)(de)(de)彎矩分(fen)別(bie)為16,500英(ying)寸(cun)(cun)磅和8,500英(ying)寸(cun)(cun)磅。例如，在切削試驗中(zhong)，一臺三井精機(ji)(ji)的(de)(de)(de)HPX63臥(wo)式加工中(zhong)心配備(bei)了(le)大(da)(da)(da)功率(最大(da)(da)(da)26kW)、大(da)(da)(da)扭矩(1,081 Nm)的(de)(de)(de)主(zhu)軸。KM4X100主(zhu)軸聯(lian)接(jie)系統(tong)的(de)(de)(de)夾持力高(gao)達90kN，分(fen)別(bie)是(shi)HSK100(40 kN)和BT50(25 kN)的(de)(de)(de)2倍(bei)多和近4倍(bei)。

　　聯接(jie)剛性的(de)(de)(de)提高對(dui)能源零(ling)(ling)部(bu)件的(de)(de)(de)切削加(jia)工特別有利，因(yin)為(wei)此類(lei)零(ling)(ling)件通常尺寸(cun)都(dou)很(hen)大，需要(yao)使(shi)用(yong)長懸伸(shen)刀具才能實現對(dui)零(ling)(ling)件特征的(de)(de)(de)加(jia)工。當從基準線到刀尖(jian)的(de)(de)(de)懸伸(shen)量長達150mm、200mm、250mm，且(qie)切削力很(hen)大時(shi)，高剛性聯接(jie)可確(que)保刀具不會從主軸中被拉出。

　　與廣泛(fan)加工(gong)各種(zhong)不同工(gong)件(jian)材(cai)料(liao)和零部(bu)件(jian)的(de)(de)加工(gong)車間相比，當最終用(yong)戶是(shi)加工(gong)某種(zhong)特定(ding)(ding)高溫合金零部(bu)件(jian)的(de)(de)OEM制造商(shang)(shang)(如發電(dian)設(she)備制造商(shang)(shang))時，機(ji)床的(de)(de)設(she)計必(bi)須更(geng)具加工(gong)針(zhen)對性(xing)。例(li)如，OEM制造商(shang)(shang)可(ke)能(neng)對機(ji)床的(de)(de)切削頻率范圍、冷卻液流量(liang)、錐(zhui)孔接口、切削推(tui)力和扭(niu)矩能(neng)力等都(dou)有特定(ding)(ding)的(de)(de)要求(qiu)。必(bi)須圍繞特定(ding)(ding)的(de)(de)工(gong)件(jian)材(cai)料(liao)構建加工(gong)平(ping)臺，并(bing)優化(hua)刀具的(de)(de)切削性(xing)能(neng)。

　　在美國和世界各地，化石能源(yuan)的(de)(de)大規模開(kai)采(cai)如(ru)火如(ru)荼。為了(le)滿(man)足這(zhe)種巨大需(xu)求，OEM制(zhi)造商和普通加(jia)工車間對加(jia)工高溫合金的(de)(de)先進設(she)備與(yu)(yu)技(ji)術的(de)(de)需(xu)求必將與(yu)(yu)日俱增(zeng)。