金屬鉬及其合金因?yàn)樵诟邷叵戮哂辛己玫膶?dǎo)電性、與玻璃和陶瓷有良好的結(jié)合性、較高的強(qiáng)度和低的蒸汽壓，在870℃以上仍有良好的抗蠕變性能，所以常用于制造電子管、氣體管和電光源的電極、引出桿、調(diào)諧桿等各種耐高溫零部件，但是金屬鉬在常溫狀態(tài)時(shí)硬而脆，切削加工性能較差。本文結(jié)合實(shí)際零件加工時(shí)刀具的材料、角度、切削用量的選擇和對(duì)金屬鉬熱處理方式的選擇，詳細(xì)分析了用金屬鉬加工磁控管調(diào)諧桿螺紋時(shí)為保證產(chǎn)品質(zhì)量所采取的工藝措施，為金屬鉬的常溫切削加工提供了有效的方法。
金屬鉬在化學(xué)元素周期表中排在第42位，屬于ⅥB族過(guò)渡元素，鉬是一種堅(jiān)硬的銀色金屬，來(lái)源于灰鉬礦(MoS2)，瑞典化學(xué)家卡爾.威爾海姆.席勒于1778年首次從灰鉬礦中分離出鉬。由于鉬在高溫下具有特殊的物理、機(jī)械性能，所以為了滿(mǎn)足電真空器件的特殊需要，常用它來(lái)加工一些零件。表1列出了金屬鉬的主要物理特性和機(jī)械性能。
表1 金屬鉬的主要物理特性和機(jī)械性能
1、問(wèn)題的提出
我們需要的磁控管調(diào)諧螺桿零件結(jié)構(gòu)如圖1所示，該零件是用直徑為Ф12mm、牌號(hào)為Mo1的鉬棒加工，零件的加工工步是：車(chē)外圓→切斷→平總長(zhǎng)→車(chē)臺(tái)階外圓→切槽→螺紋加工，在這個(gè)零件中，螺紋的加工難度最大，是產(chǎn)生廢品的主要原因，廢品特征是螺紋掉渣爛牙造成螺紋牙型不完整，然而螺紋牙型的形狀、尺寸精度及表面粗造度會(huì)直接影響磁控管的裝配精度，影響磁控管的工作性能。
2、加工螺紋時(shí)掉渣爛牙的原因分析
在加工中發(fā)現(xiàn)該材料的密度較低，硬度很高，韌性差，導(dǎo)熱慢，使用普通高速鋼(W18Cr4V)或硬質(zhì)合金(YG8，YG6，YW1)刀具加工非常困難。首先，切削時(shí)刀具前、后刀面及刀尖磨損很快，加注切削液、使用常態(tài)下不同切削用量多次試驗(yàn)，均無(wú)法獲得滿(mǎn)意效果，一般外圓刀片加工不過(guò)4件就需更換;其次是零件在刀具稍有磨損時(shí)即出現(xiàn)掉渣缺陷;外圓及端面加工在精車(chē)刀保持鋒利情況下可基本滿(mǎn)足圖樣要求，在加工M6-6g螺紋時(shí)，用板牙套絲加工時(shí)扭矩大，不易夾緊，更嚴(yán)重的是由于材料的特殊性，螺紋會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重掉渣缺陷，使牙型不完整，使用板牙無(wú)法加工出合格的產(chǎn)品。在車(chē)床上使用螺紋車(chē)刀車(chē)削螺紋，刀具采用高速鋼(W18Cr4V)，使用低速(50r/min)加工，刀具很快達(dá)到磨損極限，切削效果非常不理想，采用硬質(zhì)合金YG8，YG6，YW1等焊接刀具，使用900r/min以下各轉(zhuǎn)速試驗(yàn)，效果也都不理想，螺紋加工掉渣爛牙始終無(wú)法避免。通過(guò)對(duì)上面的試驗(yàn)，經(jīng)分析認(rèn)為造成螺紋掉渣爛牙、造成螺紋牙型不完整的因素有：
(1)鉬材料本身是粉末燒結(jié)而成，氣孔較多，材料本身不夠致密，晶粒粗大，在切削過(guò)程中，首先從組織疏松部位開(kāi)始松動(dòng)，出現(xiàn)了裂紋，從而造成了大片“脫離”即掉渣現(xiàn)象，宏觀表現(xiàn)就是螺紋牙型不完整。
(2)鉬材料的硬度高，在常溫下脆性大，易產(chǎn)生加工硬化，尤其是在加工螺紋時(shí)工件的邊緣極易發(fā)生崩、裂、掉等現(xiàn)象，從而影響加工質(zhì)量。
(3)鉬的粘附性大，切削時(shí)易與刀具前、后刀面發(fā)生粘接;彈性模量大，吃刀抗力大，切削加工硬化傾向嚴(yán)重，使切削力增大，切削溫度升高，當(dāng)吃刀抗力超過(guò)基體顆粒之間的結(jié)合強(qiáng)度時(shí)，被加工表面極易發(fā)生崩、裂、掉等現(xiàn)象。
針對(duì)用鉬材料加工螺紋造成掉渣爛牙的三種因素，我們認(rèn)為通過(guò)對(duì)鉬進(jìn)行熱處理來(lái)改變材料的金相組織，從而改善鉬材料的常溫切削加工性能是事半功倍的首選方法，再選用合適的刀具材料、刀具幾何角度、合理的切削用量和對(duì)切削過(guò)程施以冷卻潤(rùn)滑，就可以改善鉬材料的加工狀況，比較容易地生產(chǎn)出合格的零件。為了驗(yàn)證我們的想法，我們又進(jìn)行了下面的試驗(yàn)。
4、結(jié)論
試驗(yàn)結(jié)果表明，我們前面對(duì)鉬材料特性進(jìn)行的分析是正確的，所選擇的切削加工規(guī)范比較合理，采取的熱處理措施妥當(dāng)。現(xiàn)在我們?cè)谟勉f材料加工零件時(shí)，為了得到較高的產(chǎn)品質(zhì)量，提高刀具的耐用度和勞動(dòng)生產(chǎn)率，都要先進(jìn)行退火處理，然后再進(jìn)行切削加工，較長(zhǎng)時(shí)間的實(shí)踐結(jié)果也證實(shí)我們現(xiàn)在所采取工藝的正確性，這個(gè)工藝的使用，為工廠創(chuàng)造了效益。
5、建議
由于普通鉬材料相對(duì)疏松，脆硬，加工時(shí)除了需要結(jié)合熱處理，還應(yīng)該經(jīng)常磨刀，這時(shí)盡管加工出的螺紋外觀質(zhì)量已經(jīng)很好，但是因?yàn)槠胀ㄣf材料本身疏松、脆硬的特點(diǎn)，對(duì)即使沒(méi)有掉牙的螺紋，其在使用時(shí)的可靠性我們也有所懷疑，擔(dān)心加工后材料應(yīng)力發(fā)生變化或有隱性裂紋的存在，在使用過(guò)程中發(fā)生螺紋失效。為此建議使用材料生產(chǎn)廠家經(jīng)過(guò)高溫處理和工藝改性的鉬加工有細(xì)小結(jié)構(gòu)的鉬零件，其機(jī)械加工特性大幅改良，成品率和可靠性有良好保證，綜合經(jīng)濟(jì)效益也比用普通鉬更好一些。
