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       結(jié)構(gòu)致密的石墨灰口鐵（CGI）越來(lái)越多地被應(yīng)用于柴油機(jī)和賽車發(fā)動(dòng)機(jī)零件的制造。而刀具的選用可以決定加工車間對(duì)這種挑戰(zhàn)性材料加工的有效程度。

       發(fā)展中的新型韌性工件材料促使刀具制造商不斷地開(kāi)發(fā)合適的新型刀具幾何形狀、各種級(jí)別的碳化物硬質(zhì)合金和刀具表面的噴涂技術(shù)。例如，為航空工業(yè)提供服務(wù)的加工車間，就必須找到有效的方法來(lái)加工5553鈦合金及其合成材料。為醫(yī)療行業(yè)服務(wù)的加工車間也遇到了同樣的問(wèn)題，如要求他們加工PEEK聚合體材料、不銹鋼和一些其他特殊的材料。在汽車工業(yè)前進(jìn)的道路上，還有一種不太容易加工的材料，這就是結(jié)構(gòu)致密的石墨灰口鐵（CGI）。這種材料主要用于生產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)組、氣缸蓋和軸承蓋鑄件，這些部件一般用于大型柴油機(jī)卡車之中。其目的是為了能更好地提高長(zhǎng)途運(yùn)輸汽車的燃油效率，因?yàn)镃GI材料的重量只相當(dāng)于普通灰鑄鐵的一半。另外，其強(qiáng)度和剛性相當(dāng)于灰鑄鐵的兩倍，這有助于設(shè)計(jì)人員將發(fā)動(dòng)機(jī)組的壁厚設(shè)計(jì)降低到最低限度。因此，一般來(lái)說(shuō)，由CGI材料制造和組裝而成的發(fā)動(dòng)機(jī)要比灰鑄鐵制造的發(fā)動(dòng)機(jī)重量輕9%。

       CGI材料已在歐洲應(yīng)用了一段時(shí)間，在美國(guó)也為大多數(shù)人所接受。在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中，這種材料能承受峰值燃燒壓力，而這是帶有鑄鐵氣缸襯套的鋁制發(fā)動(dòng)機(jī)所不具備的一種能力。有些高性能、V型賽車發(fā)動(dòng)機(jī)也采用CGI材料制造，這主要因?yàn)樗坏軌驕p輕汽車的重量，而且還可以提高剛性，特別是處于氣缸之間的谷峰狀態(tài)之下。

       Sandvik Coromant 公司（位于新澤西州Fair Lawn市）的汽車銑削加工部工業(yè)專家Robert McAnally先生解釋說(shuō)，CGI材料的加工具有更大挑戰(zhàn)性的一個(gè)原因，是由于其抗拉強(qiáng)度相當(dāng)于灰鑄鐵的2~3倍。在銑削加工中，抗拉強(qiáng)度越高就意味著所需的切削力越大——在加工CGI材料時(shí)，所需要的加工功率要比加工灰鑄鐵高15%～25%左右。因此，為灰鑄鐵加工配備的車間設(shè)備可能不具備加工CGI材料的能力。McAnally先生指出，他們還面臨著其他幾項(xiàng)挑戰(zhàn)：CGI材料的導(dǎo)熱率相對(duì)較低，因此，加工中產(chǎn)生的熱量很容易傳導(dǎo)到工件之中，這必然會(huì)影響刀具的磨損。相反，灰鑄鐵的導(dǎo)熱率較高，因此在切削過(guò)程中產(chǎn)生的熱量很容易被切屑帶走。

       CGI元件上的鑄鐵表面是一種三價(jià)鐵結(jié)構(gòu)，加工時(shí)，這種材料很容易粘結(jié)在刀具的刀刃上。在加工灰鑄鐵時(shí)就不會(huì)發(fā)生這種情況，因?yàn)榛诣T鐵呈現(xiàn)一種珠光體結(jié)構(gòu)。

       不同于灰鑄鐵，CGI材料不含硫。灰鑄鐵中的硫含量會(huì)沉積在刀具的刀刃上，起到潤(rùn)滑刀具的作用，可延長(zhǎng)刀具的使用壽命。在CGI材料的鑄造過(guò)程中，鈦金屬可作為一種合金元素，可以使鑄鐵表面的韌性更高。但這也會(huì)使整個(gè)鑄鐵中形成帶有摩擦力的自由碳化物。CGI材料中合金元素的多少對(duì)其材料的加工性能和刀具的使用壽命具有很大的影響。

       由于受到這些因素的影響，切削CGI材料的刀具使用壽命一般只相當(dāng)于切削灰鑄鐵刀具的一半。

       銑削和鏜削加工

       CGI材料的銑削表面光潔度（Rz）要比灰鑄鐵的銑削表面光潔度強(qiáng)50%左右，這意味著既可以減少加工時(shí)的走刀次數(shù)，又可以不使用單獨(dú)的精加工刀具，但卻可以達(dá)到所需的光潔度。在加工過(guò)程中，刀具的切削不會(huì)使CGI元件邊緣產(chǎn)生崩斷現(xiàn)象。灰鑄鐵容易產(chǎn)生碎屑和崩斷現(xiàn)象，會(huì)導(dǎo)致加工件報(bào)廢。在這方面，CGI材料的性能更像鋼材，容易產(chǎn)生毛刺，但不會(huì)出現(xiàn)崩斷現(xiàn)象。

       如果采用普通的工藝，由于加工CGI材料需要降低切削速度，因此加工其所需的時(shí)間幾乎相當(dāng)于加工灰鑄鐵時(shí)間的3倍。Sandvik公司已經(jīng)進(jìn)行了多種試驗(yàn)，以確定加工CGI材料的更有效加工方法。對(duì)于銑削加工而言，該公司已經(jīng)確定，刀具加工最好的材料還是采用碳化物合金材料，在其表面上再噴涂厚厚的一層氮化碳鈦合金（TiCn）和一層氧化鋁（Al203）。McAnally先生認(rèn)為較厚的噴涂層厚度應(yīng)為7~10μm，較薄的涂層一般為2~3μm。

       對(duì)于車削和鏜磨加工來(lái)說(shuō)，該公司建議采用一種碳化物基質(zhì)材料，并使用化學(xué)蒸汽沉積法（CVD），在其表面增加一層較厚的、具有較高抗摩擦磨損性能和抗磨特性的涂層。現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，采用CBN鑲刀片對(duì)CGI材料進(jìn)行鏜削加工，其刀具的使用壽命只相當(dāng)于鏜削加工灰鑄鐵時(shí)的1/10。采用略微帶正角幾何形狀的刀具（5 ~10°之間）是比較恰當(dāng)?shù)模⒔ㄗh對(duì)CGI材料的加工不使用冷卻液。