Inconel600高溫合金加工、切割注意事項

發布者：江蘇涌華金屬科技有限公司　發布時間：2024/7/19　閱讀：629次

切割幾乎是所有材料都需要經歷的加工步驟，針對金屬材料的不同所采用的切割方式也是不一樣的。切割方法的選擇取決于所需切割金屬的類型、厚度和數量，以及用戶對切割質量的要求。在本文中，小編將討論的是鎳基合金及貴重金屬材料的線切割、等離子切割、激光切割以及水刀切割這四種切割方法。

眾所周知，鎳基合金及貴重金屬材料的較為貴重，切割產生的重量損失、切割面質量、粗糙度等都與成本息息相關。故不論選用哪一種，都要考慮直接損耗和間接二次損耗的成本。

 線切割又叫做數控電火花線切割，是一種特有的特種加工金屬切削方式，隸屬電加工范疇，主要用于工業生產中的精密加工，其加工具有加工精度高、切面表面粗糙度低、安全性好等特點！

線切割加工原理不同于其它金屬切削設備，加工原理實際上是一種電解電燒融的腐蝕現象，是一種精準的化學反應、而不是常規切削設備的物理切削。

線切割加工采用金屬絲（鉬絲、鎢絲等）作為導電電極，特制高頻電源持續放電擊穿，對切割工件進行燒融腐蝕，從而實現切割加工的一種方法。

線切割能加工各種高硬度﹑高強度﹑高韌度和高熔點的導電材料，由于線切割加工的特殊性，其加工不受所加工材料硬度等物理性質影響，只跟材料的導電能力、熔點、密度等有關…

激光切割各方面都比較理想，就是設備成本比較高，并不是所有企業都有能力承受，而且這種方式對厚金屬材料來說也是無能為力的。

激光切割精密，熱影響區小，熱變形小（1mm左右的邊部），速度快，切縫小損耗小，板材變形小。

對于數量較大的鎳基合金加工，激光加工應用較廣。特別實在一些大型項目上，數十噸的精密加工件，甚至需要幾臺高效激光機同時切割加工。

3.等離子切割
等離子切割是以壓縮空氣為工作氣體，以高溫高速的等離子電弧為熱源、將被切割的金屬局部熔化，并用高速氣流將已熔化的金屬吹走、形成切割。缺點非常明顯：熱影響區大，板材會因熱而變形，切縫寬損耗大，不適宜切薄板。

特別是切割貴重的鎳基合金如哈氏合金C276，15毫米的板材，切割損耗5mm，兩邊熱影響區3~5毫米，打磨去掉氧化區成本不說，光材料的料損就是一筆高昂成本。對于碳鋼等低端材料無所謂，對于貴重材料就是幾千塊錢的損失。故在鎳基合金加工時候較少。

案例：有次水切割設備較忙，客戶催發貨物，經客戶同意，用等離子切割N08800的35mm材料，切后慘不忍睹。上圖是真相，切割直接浪費5mm，熱影響區6mm，客戶回去二次加工，又損失一筆……
4.水刀切割：冷加工

剩下的就是水切割了，所謂的“水刀”，是用高壓泵把密封的水加壓，通過高級硬質合金、藍寶石、金剛石等做成的噴嘴極細的噴口噴出，切割材料。

綜合來看，它比線切割、激光切割都要好，因此也成為目前應用最廣泛的切割方式。之所以說它好，主要是以為它可以切割任何材料，冷切割方式，沒有任何熱影響區。對厚度沒有要求；而且價格適中，性價比高，是較為理想的切割設備了。

缺點是：速度慢、慢、慢。但慢工出細活，幾乎沒有料損節約成本，切割面光滑，在鎳基合金加工時候長期使用。

案例：N08825材質30mm厚板加工法蘭環8件，成品交付后，略微車床加工下即可直接使用。前期水刀切割費點時間，后期加工節約工序和材料，數量不多，對于貴重耐腐蝕材料來說，是比較合適的切割辦法。

說完切割，那么接下來要說的就是機加工了，很多客戶在面對鎳基合金的加工時，總會碰到各種各樣的問題，針對這些問題，小編進行了一個系統的總結，當然如果有遺漏部分，歡迎各位留言給我。

鎳基合金材料附加值高，它的加工也是個比較困難的活。當遇到Inconel 600、Inconel 625和Hastelloy C276或者Hastelloy B3等難加工合金材料時，加工知識與經驗就顯得非常重要。這些材料具有很高的強度、耐腐蝕性，并且這個材料都是要經受極高的溫度的考驗的。

因此一方面，需要在上述材料中加入了一些特殊元素，以獲得優越的性能；另一方面，特殊元素的加入也使得材料特別難于銑削加工。小編個人認為，在鎳系合金中占據主導作用的鎳和鉻兩個主要添加成分，其實在加工上相背的：首先增加鎳能增加材料韌性，其次加入鉻可提高材料的硬度，再加上其它成分的平衡，刀具的磨損情況難以避免。

一般來說，添加到材料中的其它元素有硅、錳、鉬、鉭、鎢等，值得注意的是，鉭和鎢也是用來制造硬質合金的主要成分，它們能有效地提高硬質合金的性能，但是這些元素加入到工件材料中，就使它變地難以銑削加工。形象通俗地講，差不多像用一把硬質合金刀具切削另一把硬質合金刀具一樣。
1.刀具的破損和成因

首先為什么切削其它材料的銑刀、刨床刀頭，在加工鎳基合金時破損較快？搞清楚這一點是很重要的。加工鎳基合金，其刀具費用較高，其費用為銑削一般鋼材的5～10倍。這點，小編在文末的HastelloyC276刨床加工案例中會和用戶簡單分享下。

毋庸質疑，在銑削鎳基合金時，熱量是影響刀具壽命的最重要的因素。極高的切削發熱，也不僅僅是銑削鎳合金才遇到的問題。銑削鎳基合金時，需要對熱量加以控制。

許多刀具的損壞還與其它因素有關，不合格的夾具和刀柄都可能縮短刀具壽命。當夾緊的工件剛性不足，切削時產生移動時，可能會引起硬質合金基體的斷裂。有時會沿切削刃產生小的裂縫，有時還會從硬質合金刀片上崩掉一塊（俗稱崩刀），無法繼續進行切削。因此，提醒下，在加工開始前，設法加強夾具的剛性，對以后長時間的生產都會帶來益處。不僅延長了刀具的壽命，而且還提高了工件表面質量，減少了加工誤差。

當然，這種崩刃也可能是因為硬質合金太硬或切削負荷太大所致。這時應考慮采用高速鋼刀具進行加工，以減少崩刃的發生。然而，需要說明的是，高速鋼刀具又不能像硬質合金那樣承受較高的熱量。究竟采用什么材料，必須根據具體情況權衡二者得出。

同樣，刀柄選擇不當，也會縮短刀具壽命。選擇刀柄時應遵循一個原則，就是刀柄要盡可能的短。這些對刀具和工件的夾持要求，對銑削任何材料都適用，而當銑削鎳基合金時，還需要盡可能采用先進的加工經驗。

不管刀具設計得如何，或用什么材料制成，刀具的制造商的專業知識也是幫助經濟加工的不可或缺技術來源。

如果超出刀具的加工能力，將導致刀具的損壞。插銑也是一樣，如果不能將切屑及時地從槽底排出，切屑將會受到擠壓，之后刀具也將損壞。總之，銑削加工高溫合金時，這些情況對刀具壽命都是不利的。

銑削鎳基合金時，選擇適當的切削速度也非常重要。它決定了在切削區產生熱量的多少。推薦的速度范圍從較低的12～15m/min(對高速鋼銑刀)到23～37m/min(對硬質合金銑刀)，再到180～245m/min或更高(對陶瓷銑刀)。增加進給量和切削深度也會增加切削熱，因相應地增加了切削力和刀具與工件的接觸面積。
3. 切削熱的影響和冷卻散熱

在銑削鎳基合金時，會有大量的切削熱產生。所以在加工時，應用充分的冷卻液將切削區淹沒，這對小直徑銑刀容易實現，但對大直徑刀具(如面銑刀)，切削時就不可能全部淹沒，只能關掉冷卻液，采用干銑方式。但是對于刨床，還是可以實現加工時候的在線冷卻。

當銑刀不能被冷卻液覆蓋時，熱量在刀片上快速傳入、傳出，導致產生許多垂直于切削刃的很小裂紋，裂紋逐漸擴展，最終就會引起硬質合金碎裂。

如前所述，鎳基合金的兩個主要元素是鎳和鉻。當金屬冶煉廠調整每種金屬的百分比含量時，其耐蝕性、強度、硬度等特性都會改變，同樣它的可加工性和加工參數也會隨之變化。

需要說明的是，單單設計切削堅韌或硬質工件的刀具并不難，但要設計出二者兼備的鎳基合金刀具卻是不容易。對于這些合金你可能有自己的叫法，但只要你了解它的成分并使用適當的刀具，你就可順利地銑削像Haynes242、HatelloyC276、HatelloyB-3等這樣的材料。

HastelloyC276合金加工案例分享：

經手一批HastelloyC276鎳基合金方棒的刨床深加工，尺寸為190*210*3650mm多支。

在加工時候就碰到以上難題，毀刀嚴重。

一方面，刀具鈍化厲害，基本3—4個回程就需要二次磨刀，選低于加工不銹鋼的效率；另一方面，如以上所述，崩刀嚴重，成本高企。合作的數控中心加工過程苦不堪言。

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