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    簡單分析刀具材質及性能

    發布時間:2015/4/24  瀏覽次數:412
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      刀具材質是決定刀具切削功能的底子要素,關于加工功率、加工成本、加工質量、以及刀具耐用度影響很大。運用碳東西鋼作為刀具資料時,切削速度只要10m/min左右;20世紀初呈現了高速鋼刀具資料,切削速度進步到每分鐘幾十米;30年代呈現了硬質合金,切削速度進步到每分鐘一百多米至幾百米;當時陶瓷刀具和超硬資料刀具的呈現,使切削速度進步到每分鐘一千米以上;被加工資料的開展也大大地推動了刀具資料的開展。

      一、刀具資料應具有的功能

      功能優良的刀具資料,是確保刀具高效率作業的基本條件。刀具切削部分在激烈沖突、高壓、高溫下作業,應具有如下的基本需求。

      高硬度和高耐磨性

      刀具資料的硬度有必要高于被加工資料的硬度才干切下金屬,這是刀具資料需要的基本需求,現有刀具資料硬度都在60HRC以上。刀具資料越硬,其耐磨性越好,但因為切削條件較雜亂,資料的耐磨性還決定于它的化學成分和金相組織的安穩性。

      滿意的強度與沖擊耐性

      強度是指反抗切削力的作用而不致于刀刃崩碎與刀桿折斷所應具有的功能。通常用抗彎強度來表明。

      沖擊耐性是指刀具資料在連續切削或有沖擊的作業條件下確保不崩刃的才能,通常地,硬度越高,沖擊耐性越低,資料越脆。硬度和耐性是一對對立,也是刀具資料所應戰勝的一個要害。

      高耐熱性

      耐熱性又稱紅硬性,是衡量刀具資料功能的首要目標。它歸納反映了刀具資料在高溫下堅持硬度、耐磨性、強度、抗氧化、抗粘結和抗分散的才能。

      杰出的技能性和經濟性

      為了便于制作,刀具資料應有杰出的技能性,如鑄造、熱處理及磨削加工功能。當然在制作和選用時應歸納思考經濟性。當時超硬資料及涂層刀具資料費用都較貴,但其運用壽命很長,在成批大量出產中,分攤到每個零件中的費用反而有所下降。因而在選用時一定要歸納思考。

      二、常用刀具資料

      常用刀具資料有東西鋼、高速鋼、硬質合金、陶瓷和超硬刀具資料,當前用得較多的為高速鋼和硬質合金。

      高速鋼

      高速鋼是一種加人了較多的鎢、鉻、釩、相等合金元素的高合金東西鋼,有杰出的歸納功能。其強度和耐性是現有刀具資猜中較高的。高速鋼的制作技能簡略,容易刃磨成尖利的切削刃;鑄造、熱處理變形小,當前在雜亂的刀具,如麻花鉆、絲錐、拉刀、齒輪刀具和成形刀具制作中,仍占有首要地位。

      高速鋼可分為通常高速鋼和高功能高速鋼。

      通常高速鋼,如W18Cr4V廣泛用于制作各種雜亂刀具。其切削速度通常不太高,切削通常鋼料時為40-60m/min。

      高功能高速鋼,如W12Cr4V4Mo是在通常高速鋼中再增加一些含碳量、含釩量及增加鈷、鋁等元素鍛煉而成的。它的耐用度為通常高速鋼的1.5-3倍。

      硬質合金

      按GB2075—87(參照選用190規范)可分為P、M、K三類,P類硬質合金首要用于加工長切屑的黑色金屬,用藍色作象征;M類首要用于加工黑色金屬和有色金屬,用黃色作象征,又稱通用硬質合金,K類首要用于加工短切屑的黑色金屬、有色金屬和非金屬資料,用赤色作象征。

      P、M、K(后面的阿拉伯數字表明其功能和加工時接受載荷的狀況或加工條件。數字愈小,硬度愈高,耐性愈差。

      P類相當于中國原鎢鈦鉆類,首要成分為WC+TiC+Co,代號為YT。

      K類相當于中國原鎢鉆類,首要成分為WC+Co,代號為YG。

      M類相當于中國原鎢鈦鉭鈷類通用合金,首要成分為WC+TiC+TaC(NbC)+Co,代號為YW。

      三、涂層刀具簡述

      涂層刀具是近20年呈現的一種新式刀具資料,是刀具開展中的一項重要打破,是解決刀具資猜中硬度、耐磨與強度、耐性之間對立的一個有效辦法。涂層刀具是在一些耐性較好的硬質合金或高速鋼刀具基體上,涂覆一層耐磨性高的難熔化金屬化合物而取得的。常用的涂層資料有TiC、TiN和Al2O3等。本世紀70年代初初次在硬質合金基體上涂覆一層碳化鈦(TiC)后,把通常硬質合金的切削速度從80m/min進步到180m/min。1976年又呈現了碳化鈦—氧化鋁雙涂層硬質合金,把切削速度進步到250m/min。1981年又呈現了碳化鈦-氧化鋁-氮化鈷三涂層硬質合金,使切削速度進步到300m/min。

      在高速鋼基體上刀具涂層多為TiN,常用物理氣相堆積法(PVD法)涂覆,通常用于鉆頭、絲錐、銑刀、滾刀等雜亂刀具上,涂層厚度為幾微米,涂層硬度可達80HRC,相當于通常硬質合金的硬度,耐用度可進步2—5倍,切削速度可進步20%-40%。

      硬質合金的涂層是在耐性較好的硬質合金基體上,涂覆一層幾微米至十幾微米厚的高耐磨、難熔化的金屬化合物,通常選用化學氣相堆積法(CVD法)。中國株洲硬質合金廠出產的涂層硬質合金的涂層厚度可達9µm,外表硬度可達2500-4200HV。

      當前各工業發達國家對涂層刀具的研討和推廣運用方面開展十分敏捷。瑞典在車削上運用涂層硬質合金刀片已占到70%-80%,在銑削方面已達到50%以上??墒峭繉拥毒卟贿m宜加工高溫合金、鈦合金及非金屬資料,也不適宜粗加工有夾砂、硬皮的鍛鑄件。

      四、金剛石刀具

      金剛石刀具分為天然金剛石和人工金剛石刀具。天然金剛石具有自然界物質中較高的硬度和導熱系數c但因為價格昂貴,加工、焊接都十分艱難,除少數特別用途外(如手表精細零件、光飾件和首飾雕刻等加工),很少作為切削東西應用在工業中。跟著高技能和超精細加工日益開展。例如微型機械的微型零件,原子核反應堆及其它高技能領域的各種反射鏡、導彈或火箭中的導航陀螺,計算機硬盤芯片、加速器電子槍等超精細零件的加工,單晶大然金剛石能滿意上述需求。這些年開發了多種化學機理研磨金剛石刀具的辦法和維護氛圍釬焊金剛石技能.使天然金剛石刀具的制作進程變得比較簡便.因而,在超精細鏡面切削的高技能應用領域.天然金剛石起到了重要作用。

      20世紀50年代使用高溫高壓技能人工組成金剛石粉今后,70年代制作出金剛石基的切削刀具即聚晶金剛石(PCD)。PCD晶粒呈無許許序擺放狀況.不具方向性,因而硬度均勻。它有很高的硬度和導熱性,低的熱脹系數。高的彈性模量和較低的沖突系數,刀刃十分尖利。它可加丁各種有色金屬和極耐磨的高功能非金屬資料,如鋁、銅、鎂及其合金、硬質合金、纖維增塑資料、金屬基復合資料、木材復合資料等。

      三種首要金剛石刀具資料——PCD、CVD厚膜和人工組成單晶金剛石各自的功能特點為:PCD焊接性、機械磨削性和斷裂耐性較高,抗磨損性和刃口質量居中,抗腐蝕性差。CVD厚膜抗腐蝕性好,機械磨削性、刃口質量和斷裂耐性和抗磨損性居中,可焊接性差,人工組成單晶金剛石刃口質量、抗磨損性和抗腐蝕性好,焊接性、機械磨削性和斷裂耐性差。

      金剛石刀具是當前高速切削(2500~5000m/min)鋁合金較抱負的刀具資料,但因為碳對鐵的親和作用,特別是在高溫下,金剛石能與鐵發作化學反應,因而它不適宜切削鐵及其合金工件。

      五、立方氮化硼

      立方氮化硼(CBN)是純人工組成的資料。它是20世紀50年代末用制作金剛石類似的辦法組成的第二種超硬資料——CBN微粉。因為CBN的燒結功能很差,直至70年代才制成立方氮化硼結塊(聚晶立方氮化硼PCBN),它是由CBN微粉與少數粘結相(Co、Ni或TiN、TiC或Al2O3)在高溫高壓下燒結而成。CBN是氮化硼的細密相,有很高的硬度(僅次于金剛石)和耐熱性(1300、1500度),優良的化學安穩件(遠優于金剛石)和導熱性,低的沖突系數。PCBN與Fe族元素親和性很低,所以它是高速切削黑色金屬較抱負的刀具資料。

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