高温合金又称耐热合金或热强合金,通常将含Ni量大于50%的高温合金称为镍基高温合金。GH3039为单相奥氏体型固溶强化合金,在800℃以下具有中等的热强性和良好的热疲劳性能,在1000℃以下具有良好的抗氧化性能。GH3039在长期使用过程中,不仅组织稳定,而且还具有良好的冷成形性和焊接性能,适合用于制作在850℃以下长期使用的航空发动机燃烧室和动力燃烧室的零/部件。

镍基合金微观组织中含碳化物硬质点,具有导热率和比热容小,高温强度高、加工硬化严重、易形成积屑瘤、塑性变形抗力大,以及表面质量和精度不易保证等缺点,不仅切削效率低,而且刀具寿命短,--直是切削加工中的难题。从切削机理角度分析,高速切削技术能够在一定程度上改善难加工材料的切削加工性[2},所以,针对难加工材料高速切削技术的研究也越来越受到人们的重视。镍基高温合金GH3039是一种多元合金,其主要化学成分、物理性能和力学性能分别如表1～表3所示。

GH3039的切削加工难点

镍基高温合金GH3039是一种极难切削的金属材料。当切削力增大时,由于该材料的延伸率大,塑性变形抗力大,抗断裂韧性和持久塑性高,使得切削加工难度增加,其加工难点主要表现在以下几个方面。

l)切削温度很高。切削GH3039时,由于切削力很大,切削变形严重,切屑、工件与刀具之间存在着强烈的摩擦,继而产生了大量的热,又由于材料本身热导率低,故导致切削区温度升高。

2)刀具磨损严重。切削 GH3039时,由于切削力大、切削温度高,使得刀具材料的硬度、强度和化学稳定性下降,导致刀具材料的磨粒磨损,粘结磨损、扩散磨损和氧化磨损加剧,降低了刀具的使用寿命。

3)加工硬化严重。由于在切削过程中GH3039材料容易产生塑性变形,且同时伴随着晶粒的滑移,滑移面与其附近的晶格发生扭曲,致使晶粒伸长和破碎,金属内部产生残余应力等,使得CH3039材料的继续塑性变形变得困难,最终引起加工硬化。金属的加工硬化现象会给其进一步加工带来困难。

4)加工精度难以保证。在切削 CH3039的过程中,切削温度很高,工件产生的热变形很大,一些尺寸精度和形状精度很难得到保证。

5)加工效率低,加工成本大。在实际生产中,由于切削用量的不确定性及刀具使用寿命有限,使得更换刀具或刃磨刀具的次数远远大于更换零件的次数，影响了加工效率。由于机床占用时间长,刀具损耗大,使得加工成本急剧增加。

通过对CH3039加工难点的分析,确定出加工该材料时应选用的刀具,利用正交试验方法得到铣削力的经验公式,并验证公式的正确性,试验结果为进一步研究CH3039的刀具磨损、切屑形态等提供了理论基础。