硬質合金刀具材料選用的綜合考慮因素
硬質合金刀具材料選用的綜合考慮因素
硬質合金刀具是使用較為廣泛的一類高速加工刀具材料,此類材料是通過粉末冶金工藝生產的,由硬質碳化物(通常為碳化鎢WC)顆粒和質地較軟的金屬結合劑組成。目前,有數百種不同成分的WC基硬質合金,它們中大部分都采用鈷(Co)作為結合劑,鎳(Ni)和鉻(Cr)也是常用的結合劑元素,另外還可以添加其他一些合金元素。
硬質合金刀具在兼具硬度和韌性方面具有獨到優勢。碳化鎢(WC)本身具有很高的硬度(超過剛玉或氧化鋁),而且在工作溫度升高時其硬度也很少下降。但是,它缺乏足夠的韌性,而這對于切削刀具是必不可少的性能。為了利用碳化鎢的高硬度,并改善其韌性,人們利用金屬結合劑將碳化鎢結合在一起,從而使這種材料既具有遠遠超過高速鋼的硬度,同時又能夠承受在大多數切削加工中的切削力。此外,它還能承受高速加工所產生的切削高溫。
如今,幾乎所有的刀具和刀片都采用了涂層,因此,基體材料的作用似乎顯得不太重要了。但實際上,正是硬質合金刀具材料的高彈性系數(衡量剛度的指標,室溫彈性系數約為高速鋼的三倍)為涂層提供了不變形的基底。硬質合金基體還能提供所需要的韌性。這些性能都是硬質合金刀具材料的基本特性,但也可以在生產硬質合金粉體時,通過調整材料成分和微觀結構而定制材料性能。
硬質合金刀具在切削加工中起關鍵作用,是裝備制造業的重要組成部分,決定著制造業中零件的加工效率、精度、質量和成本。我國的刀具制造業現在正由傳統的粗放規模生產向現代的技術精密型發展,高端刀具是以鎢鋼刀具,硬質合金刀具等為發展主流。
為了便于制造,硬質合金刀具材料應有良好的工藝性,如鑄造、熱處理及磨削加工機能。當然在制造和選用時應綜合考慮經濟性。當前超硬材料及涂層刀具材料用度都較貴,但其使用壽命很長,在成批大量出產中,分攤到每個零件中的用度反而有所降低。因此硬質合金刀具在選用時一定要綜合考慮:
1.先,要有良好的力學性能。一般說來,硬質合金刀具材料的硬度越高,耐磨性也越好。此外,硬質合金刀具切削部分要承受很大的切削力和沖擊力。因此,硬質合金刀具材料必須要有足夠的強度和韌性。
2.其次,要有良好的耐熱性和導熱性。硬質合金刀具材料的導熱性越好,切削時產生的熱量越容易傳導出去,從而降低切削部分的溫度,減輕刀具磨損。
3.當然要從經濟的角度考慮。硬質合金在滿足加工要求的前提下應考慮刀具選擇的經濟性,對于硬質合金刀具來講,一般情況下國產刀具價格低于進口刀具。
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