硬質(zhì)合金刀具的種類
按主要化學(xué)成分區(qū)分,硬質(zhì)合金可分為碳化鎢基硬質(zhì)合金和碳(氮)化鈦(TiC(N))基硬質(zhì)合金。
碳化鎢基硬質(zhì)合金包括鎢鈷類(YG)、鎢鈷鈦類(YT)、添加稀有碳化物類(YW)三類,它們各有優(yōu)缺點(diǎn),主要成分為碳化鎢 (WC)、碳化鈦(TiC)、碳化鉭(TaC)、碳化鈮(NbC)等,常用的金屬粘接相是Co。
碳(氮)化鈦基硬質(zhì)合金是以TiC為主要成分(有些加入了其他碳化物或氮化物)的硬質(zhì)合金,常用的金屬粘接相是Mo和Ni。
ISO(國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織)將切削用硬質(zhì)合金分為三類:K類,包括Kl0~K40,相當(dāng)于我國(guó)的YG類(主要成分為WC.Co)。
P類,包括P01~P50,相當(dāng)于我國(guó)的YT類(主要成分為WC.TiC.Co)。M類,包括M10~M40,相當(dāng)于我國(guó)的YW類(主要成分為WC-TiC-TaC(NbC)-Co)。各個(gè)牌號(hào)分別以01~50之間的數(shù)字表示從高硬度到韌性之間的一系列合金。
超硬材料硬質(zhì)合金刀具的基本概念和發(fā)展概況
從目前的機(jī)械加工行業(yè)來(lái)看,傳統(tǒng)意義上的超硬刀具材料主要包括天然金剛石、人造金剛石以及立方氮化硼這三種材料。由于天然金剛石數(shù)量較為稀少,難以滿足機(jī)械加工行業(yè)的大規(guī)模需求。人造金剛石雖然能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn),但是由于成本較高,市場(chǎng)價(jià)格昂貴,因此也難以得到廣泛普及應(yīng)用。我國(guó)目前應(yīng)用于超硬材料刀具上的主流材料是聚晶立方氮化硼及其復(fù)合材料。超硬材料刀具的早應(yīng)用在上世界五十年代的美國(guó),科學(xué)家通過(guò)在實(shí)驗(yàn)高溫高壓狀態(tài)添加凝合劑的方法,制成了數(shù)量較大的氮化硼聚晶塊。隨后的幾十年里,科學(xué)家又先后研制出了金剛石硬質(zhì)合金和氮化硼復(fù)合片,基本上解決了超硬刀具材料的來(lái)源問(wèn)題。我國(guó)在超硬刀具材料的相關(guān)方面研究開始于上世紀(jì)七十年代,雖然起步較早,但是由于當(dāng)時(shí)各種外界條件的限制, 無(wú)論是生產(chǎn)技術(shù)還是廠房設(shè)備條件都相對(duì)艱苦,所以研究工作進(jìn)展緩慢。直到二十世紀(jì)末才真正意義上開始對(duì)這方面進(jìn)行立項(xiàng)研究,目前已經(jīng)取得了較為顯著的成果。
機(jī)械刀具的發(fā)展
當(dāng)前,我國(guó)的機(jī)械加工業(yè)迅速發(fā)展,一些切割難度比較大的材料在材料工業(yè)和精密機(jī)械工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。而要想滿足現(xiàn)代機(jī)械加工業(yè)的發(fā)展需求,還需要科學(xué)使用一些強(qiáng)度高、韌性好的工具。因此,硬質(zhì)材料刀具便逐漸應(yīng)用到機(jī)械加工業(yè)中。本篇文章針對(duì)硬質(zhì)材料刀具的發(fā)展歷程,著重探討了硬質(zhì)材料刀具在機(jī)械加工中的應(yīng)用,以供同行業(yè)朋友相互參考借鑒。
現(xiàn)代制造技術(shù)隨著激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)迅速發(fā)展,機(jī)械制造業(yè)對(duì)機(jī)械設(shè)備零件的要求也日益提高,尤其是對(duì)于機(jī)械零件結(jié)構(gòu)性能的要求不斷提升。因此,社會(huì)上便逐漸出現(xiàn)了具備各種性能的新材料,這些新材料不僅對(duì)傳統(tǒng)的機(jī)械加工刀具提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn),而且加工難度相當(dāng)大。這時(shí),先進(jìn)的切削刀具便成為機(jī)械加工業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵,而硬質(zhì)材料刀具無(wú)可厚非地應(yīng)用到了現(xiàn)代機(jī)械加工中。上世紀(jì)五十年代,美國(guó)科學(xué)家將人造金剛石、結(jié)合劑,以及碳化硼微粉作為原材料,在高溫高壓的條件下進(jìn)行反應(yīng),將燒結(jié)出的聚晶塊作為刀具的主要材料。發(fā)展到上世紀(jì)七十年代之后,人們逐漸研究出復(fù)合片材料,這樣的材料是對(duì)金剛石與硬質(zhì)合金結(jié)合生產(chǎn)的,或者是氮化硼與硬質(zhì)合金結(jié)合生產(chǎn)的。這樣的技術(shù)將硬質(zhì)合金視為基體,使用壓制或者燒結(jié)等方法在基體的表面形成一層金剛石而得到的,金剛石大約厚0.5到1毫米。這樣的材料不僅能夠提升材料的抗彎性,而且將傳統(tǒng)材料不易焊接的問(wèn)題有效解決。這便促進(jìn)了硬質(zhì)材料刀具進(jìn)入應(yīng)用階段。
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