高锰钢往往应用于耐磨零件如掘土机的铲斗,拖拉机履带板,圆锥式破碎机的轧臼壁和破碎壁,颚式破碎机颚板、板锤、锤头、电机护环等等。

 

破碎机部件

破碎机部件

 

电机护环

电机护环

 

  一、什么是高锰钢

 

  锰含量为11%~18%的钢称为高锰钢。常用的铸造高锰钢 ZMn13的化学成分为:Mn含量为 11%~14%,C含量为1%~1.4%,Si含量为0.3%~1%,P含量小于 0.03%,S含量小于0.05%。高锰钢是一种耐磨钢,经过水韧处理的高锰钢可以得到较好的塑性和冲击韧性。经过水韧处理的高锰钢,称为高锰奥氏体钢。其力学性能:抗拉强度=980MPa,屈服强度=392MPa,硬度为210HB,ak=2.94MJ/m2 。高锰钢虽然硬度只有210HBW,但它的屈服点较低,只有抗拉强度的40%,因而具有较高的塑性和韧性。

 

  高锰钢分为高碳高锰耐磨钢、中碳高锰无磁钢、低碳高锰不锈钢和高锰耐热钢。

 

  中国常用的高锰钢的牌号:ZGMn13—1(C:1.10%~1.50%)用于低冲击件,ZGMn13—2(C1.00%~1.40%)用于普通件,ZGMn13—3(C0.90%~1.30%)用于复杂件,ZGMn13-4(C0.90%~1.20%)用于高冲击件、ZGMn13-5、用于电机护环的50Mn18Cr4V等等。

 

  二、高锰钢的切削加工特点

 

  (1)加工硬化特别严重。高锰钢在切削过程中,由于塑性变形大,奥氏体组织转变为细晶粒的马氏体组织,从而产生严重的硬化现象,硬度可从210HB提高到500HB以上,比基体的硬度提高2.5倍左右,硬化层深度可达0.1~0.3mm。这不仅使切削力和切削热增大,也加剧了刀具的磨损,给下一次的切削加工带来了困难。它的硬化程度和深度,是切削45钢的好几倍。

 

  (2)切削力大。据有关文献得知,切削ZGMn13时的单位切削力3800MPa/mm2 比切削45钢的单位切削力2300MPa/mm2 增大60%左右。

 

  (3)切削温度高。由于切削高锰钢的切削力和切削功率大,产生的热量就多。加之它的热导率又小,仅为45钢热导率的1/4左右,所以切削区的温度很高。当切削速度Vc≤50m/min时,高锰钢的切削温度比切削45钢的切削温度高200~250℃。

 

  (4)断屑困难。高锰钢的韧性是45钢的8倍,伸长率也很大,造成变形系数和切削力大。在切削加工时,切屑不易折断,给切屑处理带来很大困难。

 

  (5)加工精度不易保证。由于高锰钢的线膨胀系数大,在切削热的作用下,易产生热变形,而影响工件的加工精度。

 

高锰钢的锯切加工常见问题

 

  三、锯切高锰钢的锯条类型选择和锯切参数设置

 

  该材料的切削加工系数仅仅相当于45号钢的0.2~0.4。因此锯切这种材料时,所选锯条类型要极为注意。双金属带锯条不推荐使用,建议选取抗冲击能力好,耐磨性高的合金锯条。

 

  一般选用分齿型硬质合金带锯条,如果刀具前角可以有选择的话,尽量选取小前角的硬质合金带锯条,后角的选择可以与锯切不锈钢的硬质合金刀具相同。

 

  锯切时,要尽可能穿透硬化层,因此,线速度要低,推荐20m/min~30m/min的线速度,但进给适当调大,中小型的材料(200mm)可以采用10cm2/min的锯切效率;如果为大型的材料,为了保证进给深度超过硬化层,建议选择多屑分齿型的硬质合金带锯条(如泰嘉的CB-PRO系列,多屑分齿型可以减小锯条切削力,相同进给速度下和线速度的条件下,增加进给深度)。锯切时尽量避免在材料表面停留,以免加剧硬化。

 

  此外,也可以将要锯切的高锰钢加热到600~650度回火,保温2h冷却,使高锰钢变为索氏体组织,可以使加工硬化显著降低,改善切削性能。