硬質(zhì)合金鎢鋼刀具加工的基本知
識:
制造刀具的材料必須具有很高的高溫硬度和耐磨性,必要的抗彎強度、沖擊韌性和化學(xué)惰性,良好的工藝性(切削加工、鍛造和熱處理等),并不易變形。
通常當(dāng)材料硬度高時,耐磨性也高;抗彎強度高時,沖擊韌性也高。但材料硬度越高,其抗彎強度和沖擊韌性就越低。高速鋼因具有很高的抗彎強度和沖擊韌性,以及良好的可加工性,現(xiàn)在仍是應(yīng)用廣的刀具材料,其次是硬質(zhì)合金。
聚晶立方氮化硼適用于切削高硬度淬硬鋼和硬鑄鐵等;聚晶金剛石適用于切削不含鐵的金屬,及合金、塑料和玻璃鋼等;碳素工具鋼和合金工具鋼現(xiàn)在只用作銼刀、板牙和絲錐等工具。
硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位刀片現(xiàn)在都已用化學(xué)氣相沉積法涂覆碳化鈦、氮化鈦、氧化鋁硬層或復(fù)合硬層。正在發(fā)展的物理氣相沉積法不僅可用于硬質(zhì)合金刀具,也可用于高速鋼刀具,如鉆頭、滾刀、絲錐和銑刀等。硬質(zhì)涂層作為阻礙化學(xué)擴散和熱傳導(dǎo)的障壁,使刀具在切削時的磨損速度減慢,涂層刀片的壽命與不涂層的相比大約提高1~3倍以上。
由于在高溫、高壓、高速下,和在腐蝕性流體介質(zhì)中工作的零件,其應(yīng)用的難加工材料越來越多,切削加工的自動化水平和對加工精度的要求越來越高。為了適應(yīng)這種情況,刀具的發(fā)展方向?qū)⑹前l(fā)展和應(yīng)用新的刀具材料;進(jìn)一步發(fā)展刀具的氣相沉積涂層技術(shù),在高韌性高強度的基體上沉積更高硬度的涂層,更好地解決刀具材料硬度與強度間的矛盾;進(jìn)一步發(fā)展可轉(zhuǎn)位刀具的結(jié)構(gòu);提高刀具的制造精度,減小產(chǎn)品質(zhì)量的差別高錳鋼屬難加工材料,對刀具材料要求較高。一般來說,要求刀具材料紅硬性高、耐磨性好,有較高的強度、韌性和導(dǎo)熱系數(shù)。切削高錳鋼可選用硬質(zhì)合金、金屬陶瓷做刀具材科。目前應(yīng)用普遍的還是硬質(zhì)合金,其中YG類硬質(zhì)合金具有較高的抗彎強度和沖擊韌性(與YT類硬質(zhì)合金比較),可減少切削時的崩刃。同時,YG類硬質(zhì)合金的導(dǎo)熱性較好,有利于切削熱從刀尖散走,降低刀尖溫度,避免刀尖過熱軟化。YG類硬質(zhì)合金的磨加工性較好,可以磨出銳利的刃口
一般情況下,刀具的耐用度取決于刀具材料的紅硬性、耐磨性和沖擊韌性。YG類硬質(zhì)合金中含鈷量較多時,抗彎強度和沖擊韌性好,特別是提高了疲勞強度,因此適于在受沖擊和震動的條件下作粗加工用;含鈷量較少時,其硬度、耐磨性和耐熱性較高,適合作連續(xù)切削的精加工。
鎢鋼/硬質(zhì)合金是一種主要由硬質(zhì)相和粘結(jié)相組成的粉末冶金產(chǎn)品。硬質(zhì)相很硬,主要是各種碳化物。其主要碳化物有:碳化鎢(WC)、碳化鈦(TiC)、碳化鉭(TaC)和碳化鈮(NbC)。在大部分情況下,鈷作為粘結(jié)相使用。在硬質(zhì)合金工廠,硬質(zhì)合金需經(jīng)過混合、壓制和燒結(jié)。
硬質(zhì)合金的分類根據(jù)ISO標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。這種分類的依據(jù)是工件的材料類別( P, M, K, N, S, H)。不同的硬質(zhì)合金材質(zhì)有不同的用途,如車削、銑削、孔加工、螺紋加工、切槽等。
鎢鋼/硬質(zhì)合金主要成分的性能:
WC TiC
TaC NbC Co
硬度HV 2400
>3200 1800 2400 150~280HBS
熔點°C 2800
3100 3800 3500
1500
熱導(dǎo)率W/m°C
121.4 31.8 22.2 14.2
54.4
熱膨脹系數(shù)10-6/°C
6.2 7.61 6.61 6.84 12.5
硬質(zhì)合金/鎢鋼具有很高的硬度和耐磨性,常用于制造金屬切削刀具、量具、模具等。通常當(dāng)材料硬度高時,耐磨性也高;抗彎強度高時,沖擊韌性也高。但材料硬度越高,其抗彎強度和沖擊韌性就越低。高速鋼因具有很高的抗彎強度和沖擊韌性,以及良好的可加工性,目前仍是應(yīng)用廣的刀具材料,其次是硬質(zhì)合金。
鎢鋼/硬質(zhì)合金中有一種是以一種或幾種碳化物(如TiC、WC等)為硬化相,以合金鋼(如高速鋼、鉬鉻鋼等耀泰粉末為粘結(jié)劑制成,叫做鋼結(jié)構(gòu)硬質(zhì)合金。其硬度介于鋼和硬質(zhì)合金之間,但是韌性大大提高并且可以切削加工和熱處理加工。這種鋼結(jié)構(gòu)硬質(zhì)合金的典型硬度為:經(jīng)淬火——回火后硬度為69~73HRC,高速鋼65%。
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