金屬陶瓷刀具切削難加工材料時(shí)的磨損性能研究

時(shí)間：2008-01-26瀏覽：328次收藏

摘要：對(duì)金屬陶瓷刀具和YG8刀具切削冷硬鑄鐵和不銹鋼時(shí)的磨損性能進(jìn)行了對(duì)比切削試驗(yàn)，結(jié)果表明：切削冷硬鑄鐵時(shí)金屬陶瓷刀具的壽命明顯低于YG8刀具，而切削不銹鋼時(shí)金屬陶瓷刀具的壽命高于YG8刀具。金屬陶瓷刀具的失效形式主要為崩刃。

1 引言

隨著機(jī)械工業(yè)的發(fā)展，許多難加工材料(如冷硬鑄鐵、淬硬鋼、不銹鋼、鈦合金等)的應(yīng)用日趨廣泛。1Cr18Ni9Ti不銹鋼屬于奧氏體不銹鋼，導(dǎo)熱性差、韌性好，難于加工。該不銹鋼中Cr和Ni含量較高，Cr雖能提高不銹鋼的強(qiáng)度和韌性，但增加了不銹鋼與刀具的粘結(jié)傾向；Ni可起到穩(wěn)定奧氏體組織的作用，但奧氏體組織塑性大，容易引起加工硬化。在實(shí)際生產(chǎn)中一般采用鎢鈷類(YG8等)硬質(zhì)合金刀具進(jìn)行加工，但加工效果并不十分理想。冷硬鑄鐵中的C主要以Fe₃C等碳化物的形式存在，且相當(dāng)一部分以硬質(zhì)點(diǎn)的形態(tài)分布于鋼基體中，因此冷硬鑄鐵硬度高、耐磨性好，難于切削加工。切削時(shí)，硬質(zhì)點(diǎn)的脫落會(huì)造成切削力波動(dòng)，影響切削平穩(wěn)性，使刀具較易崩刃而降低使用壽命。因此，迄今國內(nèi)尚無切削加工冷硬鑄鐵的理想方法。

Ti(C，N)基金屬陶瓷因具有硬度高、耐磨性好、導(dǎo)熱性好等優(yōu)良的綜合性能而被廣泛用作工具材料。本文通過切削試驗(yàn)，研究了經(jīng)納米TiN改性的TiC基金屬陶瓷刀具加工冷硬鑄鐵和不銹鋼兩種難加工材料時(shí)的切削性能，并與YG8硬質(zhì)合金刀具進(jìn)行了對(duì)比，為拓寬金屬陶瓷刀具的應(yīng)用范圍，將其用于難加工材料切削加工提供了試驗(yàn)依據(jù)。

2 試驗(yàn)方法

金屬陶瓷刀片(型號(hào)為SNUN150406)的材料成分為54TiC-10TiN(納米粉)-15Mo-20Ni-1C。TiN 納米粉由中國科學(xué)院成都有機(jī)化學(xué)研究所生產(chǎn)，粒度為30～50nm。制備時(shí)，先用ZB220-T超聲波儀對(duì)TiN納米粉進(jìn)行分散，混料后加入適量無水乙醇并球磨24小時(shí)；待混合料干燥后，加入PVA進(jìn)行造粒，然后在170MPa壓力下模壓成型；最后在1400℃溫度下真空燒結(jié)1小時(shí)。

切削試驗(yàn)在6140機(jī)床上進(jìn)行。被加工工件分別為Ø183mm冷硬鑄鐵軋輥(硬度>50HRC)和Ø80mm奧氏體不銹鋼鋼棒(1Cr18Ni9Ti)。刀具安裝角度為a₀=9°、g₀=-8°、k_r=90°、k_r'=30°。YG8硬質(zhì)合金刀片(株洲硬質(zhì)合金廠生產(chǎn))的型號(hào)及切削參數(shù)(切削速度v_c、進(jìn)刀量f及切深a_p)與金屬陶瓷刀片相同。進(jìn)行切削后，在40倍工具顯微鏡下測(cè)量刀具后刀面磨損量VB并觀察其磨損形態(tài)，用HITACHIX-650掃描電鏡和H-800透射電鏡觀察金屬陶瓷刀具的顯微組織。

(a)SEM形貌(×3000)	(b)TEM形貌(×20000)
圖1 金屬陶瓷刀具的顯微組織
(f=0.08mm/r，a_p=2mm，v_c=7.5m/min) 圖2 金屬陶瓷刀具和YG8刀具切削冷硬鑄鐵時(shí)的磨損曲線
(f=0.1mm/r，a_p=0.4mm，v_c=60m/min) 圖3 金屬陶瓷刀具和YG8刀具切削不銹鋼時(shí)的磨損曲線

3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

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金屬陶瓷刀具切削難加工材料時(shí)的磨損性能研究

1 引言

2 試驗(yàn)方法

3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

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