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影響異形刀片質量的因素有哪些?

編輯:馬鞍山摇钱树捕鱼重工機械時間:2018-01-10

異形刀片的質量受到多種因素的影響,其中燒結過程中各種工藝參數的改變,對異形刀片的質量影響最大。粘結劑/催化劑材料、基體材料等組成材料,以及顆粒表麵清潔度、顆粒度等都決定了異形刀片的性能。 

(1)基體的選擇由於碳化鎢硬質合金具有較高的硬度,較好的導熱性和韌性,因此多采用含有Co的碳化鎢硬質合金作為PCBN刀片基體。Co作為一種溶劑和粘結劑可以顯著提高CBN的燒結度,增強PCBN的強度,但是碳化鎢硬質合金中Co的含量不能過高,否則將影響PCBN刀片的耐磨性,縮短刀具的使用壽命。 

(2)CBN晶粒的清潔度與顆粒度 CBN晶粒的表麵清潔度將直接影響著PCBN的燒結質量,因此在燒結前都要對CBN晶粒進行嚴格地處理,以去掉晶粒表麵的水分及氧化物等雜質。采用的方法主要是在真空或氫氣、氨氣等還原性氣體下加熱1~2個小時。否則過多的雜質會影響CBN-CBN顆粒間及CBN與粘結劑間的粘結,使得PCBN刀片強度減小,耐磨性能降低。 CBN顆粒的大小不但對PCBN刀具的切削表麵質量有影響而且對PCBN燒結時粘結劑的燒結能力起到一定的作用。一般來說,CBN顆粒度越小,PCBN刀具切削表麵質量越好,異形刀片抗衝擊能力和耐磨性越好,因此,在加工淬硬鋼並且要求高的表麵質量(即實現PCBN刀具的“以車代磨”)時,所采用PCBN刀具中的CBN顆粒應取較小值。但另一方麵,由於PCBN刀片的燒結是通過“毛細現象”即各種粘結劑元素滲透到CBN顆粒之間實現的,如果CBN顆粒太小,CBN顆粒間的間隙就會減小,從而使得粘結劑元素的滲透量減小。因此,燒結時CBN顆粒又應選得大一些。綜合考慮以上兩種因素,CBN燒結時應多選擇混合粒度,並根據所選粘結劑粘結能力的不同而確定不同的粒度範圍。

(3)CBN晶粒含量 CBN含量對PCBN刀具的硬度、導熱性有較大的影響。CBN含量越高,刀具的硬度越高,導熱性越好。高含量PCBN刀具(一般CBN含量為80%~90%)是以CBN之間的直接結合為主,具有高硬度和高導熱性。這類PCBN刀具適合加工高硬度合金和組織中含有高硬質點的材料,如冷硬鑄鐵、耐熱合金等。目前此類刀具異形刀片主要有GE公司的BZN6000,Element six公司的AMB90、住友電工公司的BN100、BN600等。低含量PCBN刀片多為陶瓷粘結劑,耐熱性好,易於加工淬硬鋼(合金鋼、軸承鋼、模具鋼、碳鋼等),利用切削區內熱滯留高溫形成的金屬軟化效應進行切削。GE公司的BZN8100、BZN8200,Element six公司的DBC50,住友電工公司的NB300、NB220以及山高公司的CBN10、CBN100、CBN150等均屬於此類。 

(4)粘結劑 CBN燒結所需的粘結劑:

①物理化學性能越接近CBN越好,這樣不會過多的削弱燒結後PCBN刀具的切削性能;

②易於達到熔點溫度或在此溫度下具有好的塑性;

③相對於CBN具有足夠的化學活性,具有使六方氮化硼(HBN)向CBN轉化的催化性。

目前,常用到的粘結劑按其物理化學性質可分為金屬粘結劑(如Ni、Co、Ti、Ti-Al等)和陶瓷粘結劑(如TiN、TiC、TiCN、Al2O3等);按作用可分為催化劑(如,Al、AlN、AlB2、Si等)和溶解劑(如Ti、Ni、Co、TiN、TiC、TiCN等)。粘結劑種類和含量都對PCBN刀片的性能有不同的影響。碳化物、氮化物、碳氮化物可以提高PCBN刀片的抗化學磨損能力和抗衝擊能力,但含量過高會降低異形刀片硬度,使刀具壽命縮短;鈷是最常用的粘結劑,可以提高CBN燒結時的燒結度;Ti陶瓷粘結劑可以提高PCBN刀片的韌性;鋁及鋁的化合物可與CBN顆粒及其它粘結劑發生反應,使CBN顆粒粘結得更加牢固,提高刀具耐磨性;Si和Al、AlN、AlB2的混合物是HBN向CBN轉化的有效催化劑,異形刀片在陶瓷粘結劑裏加入少量的Al、Si還可以增強CBN間的粘結,形成連續的陶瓷相;以鋁化鎳作為粘結劑的PCBN複合片導電性好,適於采用低成本電火花進行切割。 由於粘結劑的不同,現在PCBN刀片趨於兩種特性:一種是具有高的耐磨性(高含量CBN,催化粘結劑),另一種是具有好的抗衝擊性(低含量CBN,陶瓷粘結劑)。