看看硬质合金刀具材料性能和特点

硬质合金刀具(特别是可转位硬质合金刀具)是数控加工刀具的主导产品,有的国家有%以上的车刀,%以上的铣刀都采用了硬质合金制造,而且这种趋势还在增加t型铣刀
世纪年代以来,工具行业不断扩大各种整体式和可转位式硬质合金刀具或刀片的生产,其品种已经扩展到各种切削刀具领域,其中可转位硬质合金刀具由简单的车刀、面铣刀扩大到各种精密、复杂、成形刀具领域
硬质合金还是制造钻头、面铣刀等通用刀具的常用材料
同时,铰刀、立铣刀、加工硬齿面的中、大模数齿轮刀具、拉刀等复杂刀具使用硬质合金的也日益增多
目前,硬质合金刀具和刀片的年产值已占切削刀具总产值的%以上
刀具的发展在人类进步的历史上占有重要的地位
中国早在公元前~前世纪,就已出现黄铜锥和紫铜的锥、钻、刀等铜质刀具
战国后期(公元前三世纪),由于掌握了渗碳技术,制成了铜质刀具
当时的钻头和锯,与现代的扁钻和锯已有些相似之处
然而,刀具的快速发展是在世纪后期,伴随蒸汽机等机器的发展而来的
年,法国的勒内首先制出铣刀
年,英国的莫兹利制出丝锥和板牙
有关麻花钻的发明最早的文献记载是在年,但直到年才作为商品生产
年,德国的施勒特尔往碳化钨粉末中加进%~%的钴做粘结剂,发明了碳化钨和钴的新合金,硬度仅次于金刚石,这是世界上人工制成的第一种硬质合金
用这种合金制成的刀具切削钢材时,刀刃会很快磨损,甚至刃口崩裂
年美国的施瓦茨科夫在原有成分中加进了一定量的碳化钨和碳化钛的复式碳化物,改善了刀具切削钢材的性能
这是硬质合金发展史上的又一成就
近二十年来,涂层硬质合金也问世了
年瑞典研制成功了碳化钛涂层刀具,刀具的基体是钨钛钴硬质合金或钨钴硬质合金,表面碳化钛涂层的厚度不过几微米,但是与同牌号的合金刀具相比,使用寿命延长了倍,切削速度提高%~%
世纪年代已出现第四代涂层工具,可用来切削很难加工的材料
硬质合金刀具的选择
在选择刀具的角度时,需要考虑多种因素的影响,如工件材料、刀具材料、加工性质(粗、精加工)等,必须根据具体情况合理选择
通常讲的刀具角度,是
指制造和测量用的标注角度在实际工作时,由于刀具的安装位置不同和切削运动方向的改变,实际工作的角度和标注的角度有所不同,但通常相差很小制造刀具的材料必须具有很高的高温硬度和耐磨性,必要的抗弯强度、冲击韧性和化学惰性,良好的工艺性(切削加工、锻造和热处理等),并不易变形
通常当材料硬度高时,耐磨性也高;抗弯强度高时,冲击韧性也高
但材料硬度越高,其抗弯强度和冲击韧性就越低
高速钢因具有很高的抗弯强度和冲击韧性,以及良好的可加工性,现代仍是应用最广的刀具材料,其次是硬质合金
聚晶立方氮化硼适用于切削高硬度淬硬钢和硬铸铁等;聚晶金刚石适用于切削不含铁的金属,及合金、塑料和玻璃钢等;碳素工具钢和合金工具钢现在只用作锉刀、板牙和丝锥等工具
硬质合金可转位刀片现在都已用化学气相沉积法涂覆碳化钛、氮化钛、氧化铝硬层或复合硬层
正在发展的物理气相沉积法不仅可用于硬质合金刀具,也可用于高速钢刀具,如钻头、滚刀、丝锥和铣刀等
硬质涂层作为阻碍化学扩散和热传导的障壁,使刀具在切削时的磨损速度减慢,涂层刀片的寿命与不涂层的相比大约提高~倍以上
由于在高温、高压、高速下,和在腐蚀性流体介质中工作的零件,其应用的难加工材料越来越多,切削加工的自动化水平和对加工精度的要求越来越高
体会
随着科技的发展,这种各样的刀具越来越多,对硬质刀具的实用也越来越广泛,而对于硬质刀具的研究上,也会越来越先进,在材料的选择,合金成为了最主要的因素
刀具的发展方向将是发展和应用新的刀具材料;进一步发展刀具的气相沉积涂层技术,在高韧性高强度的基体上沉积更高硬度的涂层,更好地解决刀具材料硬度与强度间的矛盾;进一步发展可转位刀具的结构;提高刀具的制造精度,减小产品质量的差别,并使刀具的使用实现最佳化