钻头材料类热处理工艺

设计性综合实验论文题目：钻头材料类热处理工艺院（系）：北方信息工程学院专业：金属材料工程班级：B080209学生：王凯学号：B08020915指导教师：刘建康2011年11月西安工业大学综合实验论文钻头材料类热处理工艺设计摘要批量生产证明，对用９ＳｉＣｒ和ＧＣｒ１５钢制造的木工麻花钻，采用高频加热，奥氏体化变形温度为９００￣９５０℃，在四辊热轧机上以３７％￣４５％形变量一次成形，轧后到淬火冷却停留时间３秒之内，１４０￣１４５０１７０停留１￣１．５小时回火的工艺规程，能够获得理想的显微组织和良好的综合力学性能，刀具切削寿命显著提高。关键词：麻花钻高温形变热处理显微组织钻头西安工业大学综合实验论文目录第一章前言……………………………………………………………………11.1麻花钻的研究现状……………………………………………………………11.2本课题内容概述………………………………………………………………11.2.1课题研究的目的和意义…………………………………………………11.2.2课题的研究内容…………………………………………………………21.3论文的组织结构…………………………………………………………………2第二章实验方案………………………………………………………………32.1原材料的选择……………………………………………………………………32.1.1概述…………………………………………………………………………32.1.2转头工作特点………………………………………………………………32.1.3麻花钻受载及主要损坏形式………………………………………………42.1.4钻头材料的性能要求………………………………………………………52.1.5材料的选用…………………………………………………………………72.2加热设备的选择…………………………………………………………………82.2.1热处理设备概论……………………………………………………………82.2.2电阻炉的选择………………………………………………………………92.3本课题的研究方案………………………………………………………………92.3.1本课题研究过程总述………………………………………………………92.3.2实验设备…………………………………………………………………102.3.3实验材料…………………………………………………………………102.3.4实验步骤…………………………………………………………………10第三章热处理工艺……………………………………………………………103.1原始组织………………………………………………………………………103.29SiCr淬火………………………………………………………………………113.39SiCr回火………………………………………………………………………12第四章实验结果分析………………………………………………………13西安工业大学综合实验论文4.19SiCr组织分析依据…………………………………………………………134.29SiCr淬火组织分析…………………………………………………………134.39SiCr回火组织分析…………………………………………………………134.4硬度分析………………………………………………………………………14第五章结论……………………………………………………………………14参考文献…………………………………………………………………………15致谢…………………………………………………………………………16西安工业大学综合实验论文-0-第一章前言9siCr钢的热处理分为球化退火和等温淬火两部分，材料为16mmx30~棒材。试验中每2根为一组，接上导线放人箱式电阻炉中随炉加热，待温度达到790℃时，保温30min，然后施加10OHz、900V锯齿波5min，随炉冷到710℃，再保温40min，保温结束后缓冷至500℃出炉。整个工艺用时2h。制作金相试样，根据GBI299一85《合金工具钢技术条件》中的第一组图谱评定球化等级;测定其布氏硬度。等温淬火:把、9siCr钢2根为一组，接上导线放人箱式电阻炉中随炉加热，待加热温度达到830℃时，保温10min，然后出炉放人油中淬火，降温到室温;制作金相试样，观察组织，测定材料的强度、冲击韧度和硬度值。1.1麻花钻的研究现状《中国麻花钻市场现状分析及前景预测报告》主要包括麻花钻市场宏观环境、麻花钻行业总体发展、麻花钻市场运行现状、麻花钻进出口状况、麻花钻替代品发展、麻花钻关联行业发展、麻花钻市场竞争格局及策略、麻花钻市场主要企业情况、麻花钻市场前景预测等。1.2课题内容概述1.2.1课题的研究目的和意义本报告主要依据国家统计局、中国化学工业协会、国家发展改革委员会、国务院发展研究中心、中国经济景气监测中心、国内外相关刊物公布和提供的大量资料。并且依托多年对麻花钻行业的研究经验，结合麻花钻行业历年供需关系变化规律，对麻花钻行业内的企业群体进行了深入的调查与研究，采用定量及定性的科学研究方法撰写而成。报告在宏观上分析了2010-2015世界麻花钻行业整体以及部分地区的发展情况、中国麻花钻行业的宏观发展环境、中国麻花钻行业整体发展现状。报告在微观上详细的分析了2010-2015行业的产销贸易情况及预测、区域发展情况及前景、行业具体经济运行情况、市场竞争环境、重点企业发展情况、行业国际竞争力。在行业投资方面，报告从宏观和微观层面分析了行业的投资风险、阐述了行业投资风险的防范和对策、以及行业的投资策略。对于行业的未来发展趋势，报告分析了行业的发展方向，并且采用了科学的方法预测了对行业2011-2015的产值、收入、利润、资产情况。近年来中国麻花钻机行业取得了很大的发展，但是行业发展中也存在一些问题，和国外相比仍有很大的差距。中国制造业由于缺乏核心技术，贴牌生产仍然是“中国制造”普遍的生存模式。很多高端产品表面上市中国生产，其实核心技术都来自国外。为此，“十二五”明确指出必须坚持发挥市场基础性作用与政府引导推动相结合，科技创新与实现产业化相结合，深化体制改革，以企业为主体，西安工业大学综合实验论文-1-推进产学研结合，让高端制造业成为国民经济的先导产业和支柱产业。制造业的升级和转型，对于麻花钻行业有着深远影响和重大意义。1.2.2本课题研究的内容概述该课题主要内容是拟采用直径为8mm,长10mm的棒状9SiCr试样，进行热处理，然后打磨试样，观察金相组织。并结合硬度实验来获取9SiCr达到机械性能，物理性能，工艺性能等，从而得到最适宜的热处理工艺的目的。本文研究内容主要包括以下几个部分：（1）原材料的选择，主要是根据麻花钻的性能要求选择合适的原材料。（2）观察原材料的组织，磨制金相，分析材料组织。（3）最终热处理工艺。主要从原材料的性能和相图出发确定热处理方法。（4）检验试样的性能，测试样的硬度。（5）观察热处理后的组织，磨制金相，分析组织结构。1.3论文的组织结构第一章前言部分，介绍了课题的研究目的和意义，确定了课题的研究内容。第二章试验方案。第三章热处理工艺。第四章实验结果分析。第五章结论。西安工业大学综合实验论文-2-第二章试验方案本试验的内容包括原材料选择、金相制样、热处理过程的试验方案和研究方法，以及试样的性能测试和组织分析手段。热处理过程是试验的关键步骤，直接影响到最终结果的好坏。主要包括以下几个部分：（1）原材料的选择，主要是根据螺栓的性能要求选择合适的原材料。（2）观察原材料的组织，磨制金相，分析材料组织。（3）最终热处理工艺。主要从原材料的性能和相图出发确定热处理方法。（4）检验试样的性能，测试样的硬度。（5）观察热处理后的组织，磨制金相，分析组织结构。2.1原材料的选择本试验主要研究9SiCr的热处理工艺，但因为钻头的类繁多，因此选择最常用的9SiCr作为研究对象。2.1.1概述选用钻头的材料是一项非常重要的工具，因为大多数钻头损坏，毛病都是出现在钻头，尤其是某些场合中，钻头往往起着非常重要的作用，如果钻头在机器运转中一旦遭到破坏，就会造成不堪设想的严重事故。所以对与设计和选用的钻头（包括材料）既要经济，同时又要按照工作条件的要求，具有足够的强度、刚度及紧密性，不可忽视。2.1.2钻头工作的特点麻花钻加工中心工作部分的几何形状介绍(1)螺旋槽钻头的工作部分有两条螺旋槽，其作用是构成切削刃、排出切屑和通入切削液。(2)螺旋角(p)螺旋槽上最外缘螺旋线的切线与轴线之间的夹角。加工中心由于同一个钻头的螺旋槽导程是一定的，所以不同直径处的螺旋角是不同的，越近中心处螺旋角越小。螺旋角实际上就是钻头的进给前角yf。因此，螺旋角越大，钻头的进给前角越大，钻头越锋利。但是，如果钻头的螺旋角过大，钻头的强度会大大削弱，散热条件变差。加工中心标准麻花钻的螺旋角在18～30。之间。钻头的名义螺旋角是指外缘她的螺旋角。(3)前刀面指切削部分的螺旋槽上临近主切削刃部分，切屑流出时最初接触的钻头表面。(4)主后刀面指钻顶的螺旋圆锥面，也就是与工件过渡表面相对的表面。(5)主切削刃是前刀面与主后刀面的交线，担负着主要的切削工作。钻头有两个西安工业大学综合实验论文-3-主切削。(6)顶角(2。，)钻头的顶角是两主切削刃在与其平行的平面上投影之间的夹角。一般标准麻花钻加工中心的顶角为118。当顶角为118。时，两主切削刃为直线;当顶角大于118。时，两主切削刃为凹曲线当顶角小于118。时，两主切削刃为凸曲线.顶角大，主切削刃短、定心差，钻出的孔径容易扩大，但顶角大，前角也增大，切削省力。加工中心顶角小，则反之。(7)前角(Yo)主切削刃上任一点的前角是过该点的基面与前刀面之间的夹角。麻花钻加工中心的前角大小与螺旋角、顶角、钻心直径等因素有关，其中影响最大的是螺旋角。由于螺旋角随直径的大小而改变，所以主切削刃上各点的前角也是变化的，靠近外缘处前角最大，自外缘向中心逐渐减小，大约在1/3钻头直径以内开始为负前角，前角的变化范围大约在30～-30。之间。(8)后角(ao)主切削刃上任一点的后角是过该点切削平面与主后刀面之间的夹角。加工中心后角也是变化的，靠近外缘处最小，接近中心姓最大，变化范围为8。～l4。。(9)横刃加工中心两个主后刀面相交形成的刃口，也就是两主切削刃的连接线。横刃加工中心是通过钻头轴线，而且它在钻头端面上的投影为一条直线，因此横刃上各点的基面是相同的。从横刃加工中心上任一点的主剖面看出，横刃前角托。为负值，标准高速钢麻花钻的如-60～-54。。由于横刃具有很大的负前角，工作时会产生很大的轴向力。横刃太短会影响麻花钻的钻尖强度。横刃太长，会使轴向力增大，对钻削不利。(10)横刃斜角(∞)在垂直于钻头轴线的端面投影中，横刃与主切削刃之间所夹的锐角。横刃加工中心斜角的大小与后角有关。后角大时，横刃斜角就减小，横刃变长；后角卟时，情况相反，标准高速钢麻花钻横刃斜角一般为55。。(11)棱边棱边也称刃带，是麻花钻加工中心的导向部分。在切削过程中能保持钻削方向、修光孔壁以及作为切削部分的后备部分。为了减小切削过程中棱边与孔壁的摩擦，导向部分的外径经常磨有倒锥。2.1.3麻花钻受载及主要损坏形式麻花钻头深孔钻削在机械加工中占有非常重要的地位，但由于有一些技术问题尚未解决，至今仍是金属切削加工的“瓶颈”工序。在深孔加工中，常常发生钻头刀齿突然崩刃或断齿，即钻头破损，其结果是工件孔表面损伤，钻杆扭弯、断裂，甚至机床被损坏。破损是深孔钻最主要的损坏形式，其破损耐用度主要取决于刀刃受冲击的次数和力度，即深孔钻削稳定性，特别是入钻和出钻的稳定性。根据实际应用情况统计，近80%的钻头早期破损都发生在入钻或出钻时。因此，麻花钻头深孔钻削稳定性将直接影响钻头耐用度和钻孔质量。现有的深孔钻有深孔麻花钻、枪钻、单刃内排屑深孔钻和多刃错齿内排屑深孔钻等。钻削稳定性的影响因素：影响钻削稳定性的因素很多，追根究底是由切削力变化而产生的。西安工业大学综合实验论文-4-钻头的入钻使切削扭矩骤然产生，钻头的出钻使切削