圣戈班磨料磨具是世界500強圣戈班集團旗下的分支機構(gòu)，作為磨料磨具行業(yè)的創(chuàng)新者，圣戈班設(shè)計、制造和銷售NORTON?（諾頓?）、NORTON?WINTER?（諾頓?溫特?）、FLEXOVIT?（富來維特?）等三大品牌的產(chǎn)品，為相關(guān)制造領(lǐng)域提供專業(yè)、和人性化的綜合磨削解決方案。主要產(chǎn)品有固結(jié)磨具、涂附磨具、工業(yè)超硬磨具、樹脂切割打磨片及建筑工業(yè)用金剛石產(chǎn)品和設(shè)備，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于汽車、鋼鐵、航空航天、軸承齒輪、鐵路、鑄造、機床工具、刀具、電子半導(dǎo)體、新能源及汽車售后等各種制造領(lǐng)域。

自1994年進(jìn)入中國以來，圣戈班磨料磨具一直保持快速發(fā)展，目前已擁有5家生產(chǎn)工廠，1家磨削技術(shù)中心及700多名員工。憑借先進(jìn)的磨削及切割技術(shù)的應(yīng)用，圣戈班磨料磨具幫助工業(yè)制造領(lǐng)域的客戶提高生產(chǎn)力并呈現(xiàn)表現(xiàn)。

刀具目前正在向微精化發(fā)展，從小型、微型到毫微刀具，φ0.1mm的刀具已經(jīng)不再稀奇，對刀具刃口的要求也越發(fā)嚴(yán)苛。刀具在粗開槽后，為達(dá)到更好的尺寸和精度，需要通過拋光工序來獲得更好的表面光潔度。拋光砂輪的粒度從D20、D10發(fā)展到D3、D1就是為了追求更的刃口質(zhì)量。

圣戈班Flute Polish砂輪是一款德國研發(fā)的橡膠結(jié)合劑砂輪產(chǎn)品，主要應(yīng)用于鉆頭類旋轉(zhuǎn)刀具的拋光應(yīng)用。Flute Polish砂輪采用圣戈班公司研發(fā)、富有彈性的橡膠結(jié)合劑，能夠非常好的貼合工件表面，輕松應(yīng)對各種較大拋光面積的工件表面；耐磨性好，能達(dá)到的鏡面拋光效果；能縮短拋光工序加工節(jié)拍，提高生產(chǎn)效率，進(jìn)一步降低刀具加工的綜合成本。

應(yīng)用案例：硬質(zhì)合金刀具的開槽磨削

砂輪規(guī)格：開槽砂輪D54 Q-Flute2 拋光砂輪Flute Polish

磨床型號：Walter Helitronic Power

冷卻液：油

工件：硬質(zhì)合金鉆頭 φ10mm

開槽磨削參數(shù)：

進(jìn)給速率：Vf=100mm/min

開槽余量：Ae=3.5mm

砂輪線速度：Vc=18m/s

拋光加工參數(shù)：

進(jìn)給速度：Vf=150mm/min

拋光余量：Ae=0.02mm

砂輪線速度：Vc=22m/s

價值體現(xiàn)：

·工件有非常好的刃口品質(zhì)并達(dá)到鏡面拋光效果

·相比普通樹脂砂輪，拋光工序用時縮短50%以上

Inconel 718特性及應(yīng)用領(lǐng)域概述：

該合金在-253～700℃溫度范圍內(nèi)具有良好的綜合性能，650℃以下的屈服強度居變形高溫合金的首位，并具有良好的、輻射、氧化、耐腐蝕性能，以及良好的加工性能、焊接性能良好。能夠制造各種形狀復(fù)雜的零部件，在宇航、核能、石油工業(yè)及擠壓模具中，在上述溫度范圍內(nèi)獲得了極為廣泛的應(yīng)用。

Inconel 718相近牌號：

中國

GB/T 14992-2005

GH4169(原GH169)

美國

SPECIAL metaLS

INCONEL? ALLOY 718

ASTM B637

UNS  N07718

歐洲

EN 10088-1

NiCr19Fe19Nb5

2.4668

Inconel 718 化學(xué)成份（百分比%）：

牌號

N07718

GH4169

C

≤0.08

0.02~0.08

Si

≤0.35

Mn

P

≤0.015

S

Cr

17.00~21.00

Ni

50.00~55.00

Mo

2.80~3.30

Co

≤1.00

Nb Ta

4.75~5.50

4.70~5.50

Nb:4.75~5.50

Al

0.20~0.80

0.30~0.70

Ti

0.65~1.15

0.60~1.20

B

≤0.006

0.002~0.006

Mg

—

≤0.010

Cu

≤0.30

Fe

余量

Inconel 718物理性能：

密度

g/cm3

熔點

℃

熱導(dǎo)率

λ/(W/m?℃)

比熱容

J/kg?℃

彈性模量

  GPa

8.24

1260

1320

14.7(100℃)

435

199.9

剪切模量

電阻率

μΩ?m

泊松比

線膨脹系數(shù)

a/10-6℃-1

77.2

1.15

0.3

11.8(20~100℃)

Inconel 718力學(xué)性能：(在20℃檢測機械性能的小值)

熱處理方式

拉強度

σb/MPa

屈服強度

σp0.2/MPa

延伸率

σ5 /%

布氏硬度

HBS

固溶處理

965

550

30

≥363

Inconel 718生產(chǎn)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)：

標(biāo)準(zhǔn)

棒材

鍛件

板(帶)材

絲材

管材

ASTM

ASTM B670

ASTM B906

AMS

AMS 5662

AMS 5663

AMS 5664

AMS 5596

AMS 5597

5832

AMS 5589

AMS 5590

ASME

ASME SB637

Inconel 718 金相組織結(jié)構(gòu)：

該合金標(biāo)準(zhǔn)熱處理狀態(tài)的組織由γ基體γ'、γ"、δ、NbC相組成。

Inconel 718工藝性能與要求：

1、因Inconel718合金中鈮含量高，合金中的鈮偏析程度與治金工藝直接有關(guān)。

2、為避免鋼錠中的元素偏析過重，采用的鋼錠直徑不大于508mm。

3、經(jīng)均勻化處理的合金具有良好的熱加工性能，鋼錠的開坯加熱溫度不得超過1120℃。

4、該合金的晶粒度平均尺寸與鍛件的變形程度、終鍛溫度密切相關(guān)。

5、合金具有滿意的焊接性能，可用弧焊、電子束焊、縫焊、點焊等方法進(jìn)行焊接。

6、合金不同的固溶處理和時效處理工藝會得到不同的材料性能。由于γ"相的擴散速率較低，所以通過長時間的時效處理能使Inconel718合金獲得佳的機械性能。

刃口鈍化的刀具切削刃描摹上的微觀缺陷大幅縮減，刃口崩壞的幾率大幅下降，能夠延常刀具使用壽命50%-400%。因此，開展刀具刃口鈍化的研討對進(jìn)步我國刀具產(chǎn)品的質(zhì)量具有十分重要的含義?，F(xiàn)在，國外的刀具制造廠已廣泛選用刃口鈍化技能，從國外引入的數(shù)控機床或者生產(chǎn)線所使用的刀具，其刃口已全部經(jīng)過鈍化處理，不只進(jìn)步了工件外表質(zhì)量，下降了刀具成本，一起也帶來了巨大的經(jīng)濟效益。刀具鈍化辦法有振蕩鈍化、磨粒尼龍刷法鈍化、磁化法鈍化和立式旋轉(zhuǎn)鈍化等，立式旋轉(zhuǎn)鈍化進(jìn)程實際上是渙散固體顆粒對刀具刃口效果的進(jìn)程。

含磨粒的刀具刃口鈍化法具有重復(fù)性好、質(zhì)量高和成本低一級特色，是現(xiàn)在首要選用的刀具刃口鈍化辦法，通過刀具和磨粒的相對運動實現(xiàn)刃口鈍化，磨粒多選用金剛石、CBN和碳化硅顆粒等?，F(xiàn)在，關(guān)于磨粒效果機理研討的比較少，首要有沖擊單顆磨粒、沖擊多磨粒磨損、刀具和切屑間存在磨粒、磨料水射流和半固著磨粒等，重點研討磨粒類型、磨粒尺寸和沖擊速度對外表的影響規(guī)則，而關(guān)于渙散磨粒對工件外表效果機理的研討更少。楊成虎研討了多粒子重復(fù)沖擊關(guān)于Cr12鋼的沖蝕磨損，選用實驗與有限元模仿相結(jié)合的辦法驗證了有限元模型能夠?qū)嵲谟行У啬７鲁鰶_蝕磨損的實際進(jìn)程。利用非線性ABAQUS有限元軟件研討了磨粒沖蝕速率、沖蝕角和磨粒粒徑對刀圈資料(H13鋼)沖蝕磨損行為及殘余應(yīng)力的影響規(guī)則。張偉等運用ABAQUS軟件樹立了塑性資料微切削進(jìn)程的有限元模型，研討了磨粒沖蝕角度以及沖蝕速度對磨損率的影響，斷定了微切削模型的適用沖蝕角范圍。

為了取得合適的鈍化刃口形狀，進(jìn)步切削進(jìn)程的穩(wěn)定性，需求研討渙散固體磨粒對刀具刃口的鈍化機理。本文選用ABAQUS有限元軟件樹立了單磨粒和多磨粒對刀具刃口效果的防真模型，研討了單磨粒和多磨粒對刃口效果的能量、刃口形變、位移和磨粒速度改變等的影響規(guī)則，關(guān)于從微觀角度知道磨粒鈍化效果具有一定價值，為研討刀具刃口鈍化機理提供依據(jù)。

1  單磨粒鈍化刃口防真模型的樹立

依據(jù)立式旋轉(zhuǎn)鈍化法的基本特色，刀具在渙散固體磨粒中進(jìn)行兩級行星運動，刀具刃口與渙散固體磨粒不斷進(jìn)行磕碰沖擊，使得刀具刃口鈍化。刀具沿著一定的軌跡進(jìn)行運動，而渙散固體磨粒的運動規(guī)則相對隨機。因此，渙散固體磨粒對刀具刃口的鈍化進(jìn)程是十分復(fù)雜的。

作為非線性有限元處理工具，ABAQUS在處理復(fù)雜問題和模仿高度非線性問題上有極大優(yōu)勢。選用ABAQUS軟件樹立磨粒對刀具刃口鈍化的防真模型。

①刀具鈍化模型的簡化：因為磨粒相關(guān)于刀具刃口要小得多，能夠?qū)⒌毒呷锌诳醋鳠o限大，底端固定不動，粒子向刀具刃口沖擊。

②磨粒：磨粒選用80目碳化硅，顆粒形狀設(shè)為球形。

③刀具：選用硬質(zhì)合金刀具，刀具刃口尺寸設(shè)為0.5mm×0.25mm×0.1mm。

④網(wǎng)格劃分：將刀具刃口與磨粒觸摸部分的網(wǎng)格區(qū)域劃分得略細(xì)，磨粒的母線布置種子數(shù)目為10，挑選顯式線性三維應(yīng)力單元C3D4。刀具刃口種子數(shù)目分別設(shè)為10和25，磨粒單元形狀為Tet（四面體），完成網(wǎng)格劃分。

⑤防真設(shè)置：觸摸屬性為Contact，沖擊速度設(shè)置為100m/s，核算剖析步時刻為5E-5s，設(shè)置20個剖析步，選用job模塊進(jìn)行求解。

2  單磨粒鈍化刃口防真結(jié)果

(1)刀具刃口應(yīng)力改變規(guī)則

單磨粒對刀具刃口效果的應(yīng)力矢量云圖見圖1。由圖可知，碳化硅磨粒在沖擊刀具刃口時，刀具刃口外表會發(fā)生微小的變形，刃口遭到的應(yīng)力巨細(xì)在觸摸區(qū)以圓弧狀向四周擴展，一起應(yīng)力以觸摸點為中心向四周逐步衰減。刃口被沖擊的外表略微下凹，就像一個小球在地上砸出了一個坑相同。

圖1  單磨粒對刀具刃口效果的應(yīng)力散布

(2)刀具刃口的沖擊區(qū)域與應(yīng)力的關(guān)系

刀具刃口的沖擊區(qū)域與應(yīng)力的關(guān)系見圖2。在刀具刃口沖擊區(qū)域內(nèi)，越靠近磨粒沖擊點中心，刀具刃口應(yīng)力越大；越遠(yuǎn)離磨粒與刃口的沖擊區(qū)域，刀具刃口所受的應(yīng)力越小。

(3)刀具刃口的位移改變規(guī)則

單磨粒對刀具刃口效果的位移曲線見圖3。在刀具刃口鈍化進(jìn)程中，碳化硅磨粒與刃口的沖擊十分時間短。當(dāng)碳化硅磨粒從0時刻開端運動且當(dāng)時刻到達(dá)7.5E-06s時，碳化硅磨粒的位移到達(dá)蕞大。爾后，磨粒開端反彈。

圖2  到效果點中心的間隔所對應(yīng)的應(yīng)力關(guān)系

圖3  刀具刃口的位移改變規(guī)則

(4)單磨粒速度改變規(guī)則

磨粒在與刃口觸摸時，與刃口之間的效果速度逐步減小，隨后反彈（見圖4）。

圖4  磨粒速度改變規(guī)則

3  多磨粒防真模型的樹立及結(jié)果

選用三顆磨粒重復(fù)沖擊，研討多磨粒對刀具刃口的鈍化。邊界條件與資料參數(shù)及邊界的界定與單磨粒模型共同。沖擊速度為300m/s，多磨粒對刀具刃口鈍化的防真模型見圖5。

圖5  多磨粒對刀具刃口效果的防真模型

(1)刀具刃口的應(yīng)力散布

圖6為地一顆磨粒對刀具刃口沖擊的應(yīng)力云圖。由圖可知，在地一剖析步t=2.5003E-06s時，刀具刃口無太大改變，受磨粒沖擊的中心遭到的應(yīng)力蕞大，蕞大應(yīng)力值為2238MP；當(dāng)?shù)诙w磨粒對同一位置進(jìn)行沖擊后，刀具刃口所受應(yīng)力區(qū)域顯著增大，所產(chǎn)生的蕞大應(yīng)力值為2341Mpa；當(dāng)?shù)谌w磨粒沖擊刀具刃口時，刀具刃口遭到的應(yīng)力效果區(qū)域進(jìn)一步增大，蕞大應(yīng)力值為2440Mpa，較前兩次沖擊有所進(jìn)步。

圖6  地一顆磨粒沖擊刀具刃口的應(yīng)力散布

(2)磨粒速度改變規(guī)則

多磨粒沖擊刀具刃口的速度改變規(guī)則見圖7。在0s時，地一顆磨粒開端與刀具刃口磕碰，隨后磨粒速度開端下降，直至越過零點成為負(fù)值。磨粒速度為負(fù)是因為磨粒發(fā)生了回彈，磨粒對刀具刃口產(chǎn)生磨損。在1.0E-5s、2.0E-5s時，第二顆磨粒、第三顆磨粒分別與刀具刃口效果，效果方式和地一顆磨粒相同。

圖7  三顆碳化硅磨粒速度改變規(guī)則

刀具刃口在三顆磨粒沖擊下的位移曲線見圖8。地一顆碳化硅磨粒在對刀具刃口沖擊后會構(gòu)成一個的沖蝕坑，接著第二顆、第三顆磨粒重復(fù)沖擊，沖蝕坑不斷增大，多磨粒的沖擊會使沖蝕坑越來越大。

圖8  刀具刃口遭到重復(fù)沖擊的位移改變

(4)多磨粒對刀具刃口效果的能量改變規(guī)則

刀具刃口鈍化的進(jìn)程也是能量交換的進(jìn)程。因為刀具刃口與渙散固體磨粒不斷地沖擊磕碰，在鈍化進(jìn)程中發(fā)生了磨粒動能和刀具刃口內(nèi)能的交換，其能量改變見圖9。

圖9  刀具刃口鈍化的能量改變

由圖9可知，碳化硅磨粒在觸摸刀具刃口后速度開端下降，約在2E-05s時到達(dá)蕞低。磨粒的動能因為速度的減小而減小，大約在2E-05s時到達(dá)蕞低。一起，刀具刃口內(nèi)能因為磨粒的沖擊呈現(xiàn)出接連上升趨勢，二者能量曲線基本對稱，磨粒所消耗的動能基本轉(zhuǎn)化成為刀具刃口內(nèi)能，使得刀具刃口進(jìn)行鈍化。

小結(jié)

選用ABAQUS有限元剖析軟件樹立了磨粒對刀具刃口沖擊的防真模型，研討了磨粒沖擊刀具刃口時磨粒速度、刃口應(yīng)力、刃口位移和能量等的改變規(guī)則。首要定論如下：

(1)當(dāng)單磨粒對刀具刃口進(jìn)行鈍化時，刀具刃口的應(yīng)力在沖擊區(qū)域以圓弧狀向四周擴展。碳化硅磨粒與刃口的沖擊十分時間短，磨粒從零時刻開端運動，當(dāng)時刻到達(dá)7.5E-06s時，碳化硅磨粒的位移到達(dá)蕞大，爾后，磨粒開端反彈。

(2)當(dāng)多碳化硅磨粒對刀具刃口進(jìn)行不斷沖擊時，受力區(qū)域不斷增大，刀具刃口所受應(yīng)力增大，沖蝕坑不斷增大。