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文檔簡(jiǎn)介
1.3常用刀具材料金屬切削過(guò)程除了要求刀具具有適當(dāng)?shù)膸缀螀?shù)外,還要求刀具材料對(duì)工件要有良好的切削性能。刀具切削性能的優(yōu)劣,不僅取決于刀具切削部分的幾何參數(shù),還取決于刀具切削部分所選配的刀具材料。金屬切削過(guò)程中的加工質(zhì)量、加工效率、加工成本,在很大程度上取決于刀具材料的合理選擇。因此,材料、結(jié)構(gòu)和幾何形狀是構(gòu)成刀具切削性能評(píng)估的三要素。1.刀具材料應(yīng)具備的性能(1)高的硬度和耐磨性(2)足夠的強(qiáng)度和韌性(3)高的耐熱性與化學(xué)穩(wěn)定性(4)良好的工藝性(5)良好的經(jīng)濟(jì)性2.常用刀具材料工具鋼包括碳素工具鋼、合金工具鋼和高速鋼。硬質(zhì)合金有鎢鈷類硬質(zhì)合金、鎢鈦鈷類硬質(zhì)合金和鎢鈦鉭(鈮)類硬質(zhì)合金。陶瓷超硬刀具材料
推廣使用新型刀具材料如涂層刀具、立方氮化硼等。
1.高速鋼它是一種加入較多鎢、鉬、鉻、釩等合金元素的高合金鋼。熱處理后硬度可達(dá)62~66HRC,抗彎強(qiáng)度約3.3GPa,有較高的熱穩(wěn)定性、耐磨性。切削溫度在500~650°C時(shí)仍能進(jìn)行切削。由于熱處理變形小、能鍛易磨,所以特別適合于制造結(jié)構(gòu)和刃型復(fù)雜的刀具,如成形車刀、銑刀、鉆頭、切齒刀、螺紋刀具和拉刀等。各類高速鋼刀具按用途可分為:通用高速鋼和高性能高速鋼。按制造工藝可分為:
熔煉高速鋼、粉末冶金高速鋼和表面涂層高速鋼。按基本化學(xué)成份可分為:
鎢系和鉬系。
(1)高速鋼的分類
(2)常用高速鋼的牌號(hào)與性能通用型高速鋼W18Cr4V(18-4-1)由于鎢價(jià)高,熱塑性差,碳化物分布不均勻等原因,目前國(guó)內(nèi)外已很少采用。W6Mo5Cr4V2是國(guó)內(nèi)外廣泛使用的牌號(hào)。高性能高速鋼
高性能高速鋼是指在通用型高速鋼中增加碳、釩、鈷或鋁等合金元素,使其常溫硬度可達(dá)67~70HRC,耐磨性與熱穩(wěn)定性進(jìn)一步提高??梢杂糜诩庸げ讳P鋼、高溫合金、耐熱鋼和高強(qiáng)度鋼等難加工材料。粉末冶金高速鋼
粉末冶金高速鋼是用高壓氬氣或純氮?dú)忪F化熔融的高速鋼鋼水而得到細(xì)小的高速鋼粉末,然后再熱壓鍛軋制成。適用于制造精密刀具、大尺寸(滾刀、插齒刀)刀具、復(fù)雜成形刀具、拉刀等。硬質(zhì)合金以其優(yōu)良的性能被廣泛用作刀具材料。大多數(shù)車刀、端銑刀等均由硬質(zhì)合金制造;硬質(zhì)合金是由高硬度和高熔點(diǎn)的金屬碳化物(碳化鎢WC、碳化鈦TiC、碳化鉭TaC、碳化鈮NbC等)和金屬粘結(jié)劑(Co、Mo、Ni等)用粉末冶金工藝制成。硬質(zhì)合金刀具常溫硬度為89~93HRA(HRC74~82),化學(xué)穩(wěn)定性好,熱穩(wěn)定性好,耐磨性好,耐熱性達(dá)800~1000°C。硬質(zhì)合金刀具允許的切削速度比高速鋼刀具高5~10倍。2.硬質(zhì)合金鎢鈷類(WC+Co);YGK鎢鈦鈷類(WC+TiC+Co);YTP添加稀有金屬碳化物類(WC+TiC+TaC+(NbC)+Co);YWM(1)硬質(zhì)合金的分類
(2)常用硬質(zhì)合金的牌號(hào)及其性能鎢鈷類硬質(zhì)合金代號(hào)為YG。合金中含鈷量愈高,韌性愈好,適合于粗加工,反之用于精加工。YG(K)類硬質(zhì)合金,適合于加工脆性金屬材料。鎢鈦鈷類硬質(zhì)合金
代號(hào)為YT。合金中TiC含量提高,Co含量就低,其硬度、耐磨性和耐熱性進(jìn)一步提高,但抗彎強(qiáng)度、導(dǎo)熱性、特別是沖擊韌性明顯下降,適合于精加工。鎢鈦鉭(鈮)類硬質(zhì)合金代號(hào)為YW。它在YT(P)類硬質(zhì)合金中加入TaC或NbC,它既適用于加工脆性材料,又適用于加工塑性材料。各類硬質(zhì)合金鋼刀具3.涂層刀具材料在韌性較好的刀具基體上,涂覆一層耐磨性好的難熔金屬化合物,既能提高刀具材料的耐磨性,又不降低其韌性。常用的涂層材料有TiC、TiN、Al203及其復(fù)合材料等,涂層厚度隨刀具材料不同而異。(1)TiC涂層硬度高、耐磨性好、抗氧化性好,切削時(shí)能產(chǎn)生氧化鈦膜,減小摩擦及刀具磨損。(2)TiN涂層在高溫時(shí)能產(chǎn)生氧化膜,與鐵基材料摩擦系數(shù)較小,抗粘結(jié)性能好,并能有效降低切削溫度。(3)TiC—TiN復(fù)合涂層第一層涂TiC,與刀具基體粘牢不易脫落。第二層涂TiN,減少表面層與工件間的摩擦。(4)TiC-Al203復(fù)合涂層第一層涂TiC,與刀具基體粘牢不易脫落。第二層涂Al203可使刀具表面具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和抗氧化性能。目前單涂層刀片已很少應(yīng)用,大多采用TiC-TiN復(fù)合涂層或TiC-Al2O3-TiN三復(fù)合涂層。4.其它刀具材料以氧化鋁或以氮化硅為基體再添加少量金屬,在高溫下燒結(jié)而成的一種刀具材料。其優(yōu)點(diǎn)是硬度高,耐磨性、耐高溫性能好,有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和抗氧化性,與金屬的親合力小。其缺點(diǎn)是脆性大、抗彎強(qiáng)度低,沖擊韌性差,易崩刃,所以使用范圍受到限制;可用于鋼、鑄鐵類零件的車削、銑削加工。(1)陶瓷刀具材料
(2)金剛石刀具材料
碳的同素異形體,在高溫、高壓下由石墨轉(zhuǎn)化而成,是目前人工制造出的最堅(jiān)硬物質(zhì)。也可用于加工高硬度的非金屬材料,如石材、壓縮木材、玻璃等,還可加工有色金屬,如鋁硅合金材料以及復(fù)合難加工材料的精加工或超精加工。缺點(diǎn)是熱穩(wěn)定性差,強(qiáng)度低、脆性大,對(duì)振動(dòng)敏感,只宜微量切削,與鐵有強(qiáng)烈的化學(xué)親合力,不能用于加工鋼材。(3)立方氮化硼立方氮化硼(CBN)是一種人工合成的新型刀具材料。它有很高的硬度及耐磨性,熱穩(wěn)定性好,化學(xué)惰性大,與鐵系金屬在1300℃時(shí)不易起化學(xué)反應(yīng),導(dǎo)熱性好,摩擦系數(shù)低
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