在中國(guó)，活塞常用的合金材料通常是合金，而俄羅斯等國(guó)家由于本地氣候等要素，通常懇求其活塞材料是高硅鋁合金。這篇文章就高硅鋁合金的切削加工進(jìn)行了深化的研討。

切削加工性差的因素

硅鋁合金格外是高硅鋁合金能否應(yīng)用于大批量出產(chǎn)的零件，在很大程度上取決于它的切削加工功用，它比其他鋁合金的切削要困難。切削這種合金時(shí)刀具磨損非常嚴(yán)重，由于這種合金的基體是粗大的、一次分出的硅結(jié)晶體就像砂輪相同，以很高的顯微硬度效果在刀具上，當(dāng)含硅量增加到17%～18%時(shí)，刀具磨損更為嚴(yán)重。此外，在切削加工高硅鋁合金鑄件時(shí)，在刀尖上常會(huì)發(fā)作積屑瘤，其高頻的生長(zhǎng)與墜落，通常使加工表面粗糙度增大。發(fā)作上述現(xiàn)象的首要因素是由于高硅鋁合金是一種高延性、高脆性的復(fù)合材料，脆性粒子硅分布在延性的基體鋁中。

切削加工時(shí)，鋁發(fā)作塑性變形，最終脆性斷裂，而硅則發(fā)作脆性變形以致脆性斷裂。由于鋁的延展性大、融點(diǎn)低，易在刀具與工件接觸處發(fā)作積屑瘤，隨后與破碎的初晶硅一同在刀具表面上刻出劃痕，加大刀具的磨損。加工高硅鋁合金活塞時(shí)，刀具不只遭到高頻交變沖擊，工件內(nèi)高硬度硅顆粒分布密度加大，且還受熱傳導(dǎo)、化學(xué)和磨粒磨損等要素影響，刀具的磨損和破損較為嚴(yán)重，壽數(shù)較短，嚴(yán)重影響了活塞的出產(chǎn)功率。例如：濱州渤海活塞股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱“濱州渤�；钊保槎砹_斯某廠商加工RUS120系列活塞時(shí)，從前一條出產(chǎn)線一個(gè)月僅能出產(chǎn)12000只，比正常的出產(chǎn)功率低了約50%，加工功率低，難以滿足出口需要，迫切需要處理加工功率疑問(wèn)。

加工功用的改善方法

為了前進(jìn)改善高硅鋁合金的切削加工功用，首要采用以下幾方面的方法：

1.進(jìn)行細(xì)化處理

試驗(yàn)與運(yùn)用證實(shí)，對(duì)高硅鋁合金進(jìn)行細(xì)化處理不只使初晶硅細(xì)化，而且還可使其分布均勻。用含19%的Al、1.0%的Si、0.4%的Mg及少量錳合金砂型鑄件進(jìn)行的車削結(jié)果表明，經(jīng)細(xì)化處理使加工表面粗糙度明顯降低。此外，細(xì)化初晶硅可使刀具磨損顯著減輕。

2.參與合金元素

在硅鋁合金中參與0.5%的Cu即可改善砂型和金屬鑄件的表面粗糙度。磨削試驗(yàn)結(jié)果表明，加工含1.0%的Cu、1.0%的Mg和1.0%的Ni的硅鋁合金工件時(shí)，其表面粗糙度比加工不含這些元素材料時(shí)要低。

3.參與易切削元素

在硅鋁合金中參與1%的Pb或1%的Bi可使刨削后的工件表面撕裂現(xiàn)象減少，切屑易于碎斷。如參與2%的Cu還能作進(jìn)一步改善，可使銑削后的工件表面刀痕減少，切屑曲折成圈。此外，在硅鋁合金中加Sn元素可減小車削、銑削和鉆孔時(shí)的切削力，并能得到出色的加工表面而不影響其機(jī)械功用。

4.熱處理

熱處理可改善鋁合金的切削功用。硅鋁合金加熱時(shí)，α固溶體因強(qiáng)化相溶入而帶來(lái)的濃度改動(dòng)，其晶體結(jié)構(gòu)并未改動(dòng)，硅鋁合金淬火后基體組織并未改動(dòng)，仍堅(jiān)持了硅鋁合金原有的出色塑性，而且因脆性第二相溶入基體有時(shí)塑性反而進(jìn)一步前進(jìn)。強(qiáng)度則因基體合金元素濃度的增加而前進(jìn)，即獲得了固溶強(qiáng)化。由此可知，強(qiáng)化熱處理后的硅鋁合金切削加工性反而得到了前進(jìn)。

志向的加工刀具

PCD是指將金剛石微粉(粒度為微米級(jí))與少量的金屬粉末(如Co等)混合后在高溫(1400℃)高壓下燒結(jié)而成的聚晶體。市場(chǎng)上作為商品供應(yīng)的PCD復(fù)合片，是由0.5～0.7mm厚的聚晶金剛石層在高溫、高壓下使其牢固地和硬質(zhì)合金襯底聯(lián)系的一種超硬復(fù)合材料。它既具有了PCD的高硬度、高耐磨性，又兼有硬質(zhì)合金的出色強(qiáng)度和耐性，因此用PCD復(fù)合片制成的刀具是運(yùn)用最廣泛的金剛石刀具，被很多應(yīng)用于轎車、航空航天等工業(yè)領(lǐng)域。

跟著發(fā)動(dòng)機(jī)活塞材料由低硅鋁合金改為高硅鋁合金，含硅量的增多令材料的加工功用降低，以往沿用的硬質(zhì)合金刀具就難以擔(dān)任了。PCD刀具對(duì)比適宜加工硅鋁合金，格外適宜加工含硅量高的鋁合金零件。PCD刀具是加工鋁合金，格外是高硅鋁合金最為有用的刀具材料，也是這種刀具材料運(yùn)用的最為廣泛的加工領(lǐng)域。高硅鋁合金的硬度和耐磨性比其他鋁合金高，切削時(shí)刀具替換地切削軟的鋁基和硬的硅顆粒，運(yùn)用通常硬質(zhì)合金刀具時(shí)很簡(jiǎn)單磨損；一同刀具也很簡(jiǎn)單發(fā)作積屑瘤，因此會(huì)使加工精度和表面粗糙度惡化。為了避免積屑瘤和加工硬化，刀刃有必要尖銳，刀面有必要潤(rùn)滑，PCD刀具剛好符合這些懇求。

1.加工高硅鋁合金應(yīng)選用高粒度的PCD刀具

切削加工鋁合金材料時(shí)，硬質(zhì)合金刀具的磨損壽數(shù)僅為PCD刀具的5%左右，且硬質(zhì)合金刀具的粗加工切削速度只需120?m/min左右，而PCD刀具即便在粗加工高硅鋁合金時(shí)其切削速度也可抵達(dá)約360m/min。加工高硅鋁合金材料須選用粗顆粒PCD商標(biāo)刀具，例如：重慶某公司在活塞加工俄羅斯客戶的高硅商品時(shí)，運(yùn)用通用的硬質(zhì)合金焊接刀具，刃磨一次僅能加工20～30只活塞，刀具磨損格外嚴(yán)重，活塞加工表面質(zhì)量也非常差，根柢無(wú)法抵達(dá)加工懇求。而改用粗粒度的默克PCD刀具后，刃磨一次加工量能抵達(dá)300多只，加工數(shù)量與加工質(zhì)量比從前大大前進(jìn)。

2.切削高硅鋁合金時(shí)，PCD刀具應(yīng)選用合理的幾何參數(shù)

在加工高硅鋁合金時(shí)(格外在用PCD刀具替代硬質(zhì)合金刀具進(jìn)行加工時(shí))，PCD刀具的后角最比方原硬質(zhì)合金刀具選用的后角略微減小，以改善PCD刀具切削刃對(duì)高硅鋁合金的切削功用。PCD刀具的前角也不宜過(guò)大，由于刀具前角越大，其切削刃強(qiáng)度越低；PCD刀具的后角越小，切削刃的強(qiáng)度越高。在確保刀具為正切削角的前提下，應(yīng)盡或許前進(jìn)切削刃強(qiáng)度。

結(jié)語(yǔ)

高硅鋁合金因具有較高的高溫強(qiáng)度、出色的熱穩(wěn)定性和較高的耐磨性，廣泛應(yīng)用在高功用的內(nèi)燃機(jī)活塞上，要改善其切削功用，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行有關(guān)的細(xì)化、化學(xué)處理和熱處理。PCD刀具是切削高硅鋁合金的志向刀具材料，且應(yīng)挑選高粒度商標(biāo)的PCD刀具，并選用合理的刀具幾何參數(shù)，才華抵達(dá)出色的切削效果。