加熱切削

加熱切削加工是利用了高能熱源的熱效應，對被切削材料進行加熱，使材料切削部位受熱軟化，硬度、強度下降，易產生塑性變形的一種切削工藝。加熱溫升後工件材料的剪下強度下降，使切削力和功率消耗降低，振動減輕，因而可以提高金屬切除率，改善加工表面的粗糙度。

基本介紹

• 中文名：加熱切削
• 作用：使材料切削部位硬度、強度下降

加熱切削簡介

加熱切削加工是利用了高能熱源的熱效應，對被切削材料進行加熱，使材料切削部位受熱軟化，硬度、強度下降，易產生塑性變形的一種切削工藝。加熱溫升後工件材料的剪下強度下降，使切削力和功率消耗降低，振動減輕，因而可以提高金屬切除率，改善加工表面的粗糙度。又因刀具耐用度與工件溫度存在一定的關係(通常，當工件溫度在810℃左右時刀具的耐用度最大)，所以還可延長刀具壽命。

發展歷程

早在1890年就出現了對材料進行通電的加熱切削，並獲美國和德國專利。20世紀40年代，加熱切削在美、德開始進入工業套用實踐，證明高溫能使“不可能”加工的金屬提高加工性能，並取得經濟效益。但這個時期加熱切削尚處於發展的初步階段，加工質量難以保證，基本上沒有套用到生產實際中。60年代以後，利用刀具與工件構成迴路通以低壓大電流，實現了導電加熱切削，使切削能順利進行。70年代初，出現了一種有效的等離子弧加熱切削，最初由英國研製成功。80年代以後，開發了雷射加熱切削，由於雷射束能快速局部加熱，較好地滿足了加熱切削的要求，因而提高了加熱切削技術的實用價值。

發展現狀

一般熱源

加熱切削所用熱源，如通電加熱、焊矩加熱、整體加熱、火焰和感應局部加熱及導電加熱，通稱為一般熱源。這些熱源都能對被加工材料加熱，對加熱切削技術的出現和發展起了重要作用，但它們存在加熱區過大、熱效率低、溫控困難、加工質量難以保證等問題，使切削不理想，難以甚至未能套用到生產實際中去。

等離子弧及雷射熱源

離子弧加熱切削，用等離子弧噴槍中的鎢作陰極，工件材料作陽極，通電後形成高溫的等離子弧，其特點是加熱溫度高，能量集中，可對難加工材料進行高效切削。研究表明，在加熱切削冷硬鑄鐵和高錳鋼等難加工材料時，切削速度高達100～150m/min，刀具耐用度可提高1～4倍。這種方法存在的問題是加熱點必須與刀具有一定距離，加熱效果難控制；加工條件惡劣，需要防護裝置。 雷射加熱切削以雷射束為熱源，對工件進行局部加熱，其優點是熱量集中，升溫迅速；熱量由表及里逐漸滲透，刀具與工件交界面的熱量較低；雷射束可照射到工件的任何加工部位並形成聚焦點，便於實現可控局部加熱。研究結果表明，雷射加熱切削可使切削力下降25%左右，還能有效改善工件的表面粗糙度。存在的主要問題是大功率雷射器價格昂貴，能量轉換效率低，金屬材料對雷射吸收能力差，吸收率一般只有15%～20%左右，經磷酸處理後，吸收能力可提高到80%～90%，但經濟可行性差，這是這種加熱方法難以推廣套用的原因之一。 以上兩種熱源的出現，大大推動了加熱切削技術的發展，國內外已進行了大量卓有成效的研究工作。但要順利地用於生產，達到預期的切削效果，還有一些問題需要解決，尤其是切削機理還需進一步探索和研究，如加工過程中還存在由於一定的熱擴散而影響加工質量，功率消耗多，溫度控制困難，熱源裝置不理想，價格昂貴等問題，所以生產上實用進程不快。加熱切削技術的關鍵在於加熱，目前，一般的目標是加熱到難加工材料熔化前處於軟化的溫度，但這一溫度是否合適，怎樣達到和控制這個溫度，還需進一步探索、分析和研究。

套用前景

使金屬處於一定組織形態的加熱切削有著廣闊的套用前景：

(1)實現難加工材料的切削加工，並提高切削質量，這是主要的套用領域；

(2)對於低碳鋼、純金屬等材料的切削，可以改善加工表面粗糙度；

(3)對於常用金屬材料，如45鋼的切削，因為切削力降低，可節省能源消耗；

(4)可有效解決機修工業中高硬度堆焊層的難切削問題；

(5)在航宇工業等尖端科學的製造技術研究工作中有獨特的作用。