目前,国内陶瓷刀具研究水平还不够高,但实际应用发展缓慢。属于可转位刀具,具有较高韧性、耐冲击性、高温强度及耐热震性能。其中,陶瓷刀片材料可以分为金属材料和非金属材料,而这些行业对金属陶瓷刀具的使用日益增多。那陶瓷刀片的材质有哪些?金属制陶瓷刀片的优点是什么?
为使金属陶瓷刀片具有较好的韧性和耐磨性,必须对其刃口表面及内部结构进行优化。因此,降低表面钴、氮化物结合剂含量,有利于提高切削刃的硬度和耐磨性。增加表面以下内部结构的结合剂含量可提高其韧性,从而延长刀具使用寿命。采用合金工艺及烧结工艺制备PVD涂层金属陶瓷,可优化表层和内部结合剂含量,形成表层粘结剂含量低、内结剂含量高的梯度功能结构。
在性能梯度金属陶瓷刀片上,稳定性得到了明显提高,刀具使用寿命明显延长。但是现有的金属-陶瓷刀具比硬质合金刀具在韧性和导热性方面仍略逊一筹,所以其应用范围仅限于断续切削或热冲击条件下的切削。
陶瓷刀片材料有哪些类型?
为了获得耐高温、耐磨性、耐磨性、耐磨性等方面的要求,陶瓷刀片材料的研究进展集中于细化晶粒、组份复合、涂膜、改进烧结法、开发新产品等方面,目的是获得耐高温性能、耐磨性、抗崩刃性能和耐磨性。河南超硬材料研究所将陶瓷刀具材料大致分为三类:氧化铝、氮化硅、氮化硼(立方氮化硼刀具)。在金属切削领域,氧化铝陶瓷刀片与氮化硅陶瓷刀片是联合起来的;在无机非金属材料学中,立方氮化硼材料被归入一大类陶瓷材料。下面介绍了三种陶瓷特性。
(1)氮化硅(Si3N4)基陶瓷刀具:是一种利用复合强化效应(又称为弥散强化效应),在氮化硅基体中加入适当的金属碳化物和金属等复合增强剂制成。特性硬度高、耐磨、耐高温、抗氧化,与碳素、金属元素发生化学反应,减少氮化硅,降低摩擦系数。适用于精车、半精车、精铣或半精铣。
(2)氮化硼陶瓷(立方氮化硼刀具):硬度高、耐磨、耐高温、良好的热稳定性、良好的导热性、较低的摩擦系数和较小的线膨胀系数。例如华菱立方氮化硼刀具BN-S20牌号用于粗加工淬硬钢,BN-H10牌号用于高速精加工淬硬钢,BN-K1牌号加工高硬度铸铁,BN-S30牌号高速切削灰铸铁比陶瓷刀片更能获得较好的经济效益。
(3)氧化铝(Al2O3)基陶瓷:在碳化物系陶瓷中加入Ni、Co、W等作为粘结金属,可以提高氧化铝与碳化物的结合强度。氧化铝刀具耐磨、耐热、高温化学稳定性好,不容易与铁元素发生相互扩散或化学反应,因此氧化铝基陶瓷刀具的应用范围*广,适用于钢、铸铁及合金的高速切削加工;因抗热振动性改善,亦可用于断续切削条件下的铣、刨削,但不宜用于铝合金加工,钛合金和钽合金,否则容易发生化学磨损。
当前,我国陶瓷刀具发展迅速,其研发水平已达到国际先进水平。通过陶瓷刀片的材料组分、制备工艺及材料设计等方面的研究,可以在保持高硬度、高耐磨性、红硬性的基础上,大大提高刀具材料的韧性和抗冲击性能,制备出适合于现代切削加工技术应用要求的材料。从而实现了高效“硬加工技术”和“干切工艺”,提高零件加工表面质量。实施干切削,在控制环境污染、降低生产成本方面具有广泛的应用前景。
上述内容与陶瓷刀片材料有关,随着钨价的大幅上涨,作为一种可以部分替代硬质合金的刀具材料,金属陶瓷日益受到人们的重视。但愿上述内容对读者有用。