公司座机:0531-85765156
公司传真:0531-85765376
销售一部:13573111164
销售二部:15564155858
邮箱:cnskdj@126.com
公司官网:www.cnskdj.com
公司地址:济南市天桥区东宇大街铁路桥北路西南二座
机床刀具硬质合金是使用最广泛的一类高速加工(HSM)刀具材料,此类材料是通过粉末冶金工艺生产的,由硬质碳化物(通常为碳化钨WC)颗粒和质地较软的金属结合剂组成。目前,有数百种不同成分的WC基硬质合金,它们中大部分都采用钴(Co)作为结合剂,镍(Ni)和铬(Cr)也是常用的结合剂元素,另外还可以添加其他一些合金元素。为什么有如此之多的硬质合金牌号?刀具制造商如何为某种特定的切削加工选择正确的刀具材料?为了回答这些问题,首先让我们了解一下使硬质合金成为一种理想刀具材料的各种特性。
硬度与韧性
WC-Co硬质合金在兼具硬度和韧性方面具有独到优势。碳化钨(WC)本身具有很高的硬度(超过刚玉或氧化铝),而且在工作温度升高时其硬度也很少下降。但是,它缺乏足够的韧性,而这对于切削刀具是必不可少的性能。为了利用碳化钨的高硬度,并改善其韧性,人们利用金属结合剂将碳化钨结合在一起,从而使这种材料既具有远远超过高速钢的硬度,同时又能够承受在大多数切削加工中的切削力。此外,它还能承受高速加工所产生的切削高温。
如今,几乎所有的WC-Co刀具和刀片都采用了涂层,因此,基体材料的作用似乎显得不太重要了。但实际上,正是WC-Co材料的高弹性系数(衡量刚度的指标,WC-Co的室温弹性系数约为高速钢的三倍)为涂层提供了不变形的基底。WC-Co基体还能提供所需要的韧性。这些性能都是WC-Co材料的基本特性,但也可以在生产硬质合金粉体时,通过调整材料成分和微观结构而定制材料性能。因此,刀具性能与特定加工的适配性在很大程度上取决于最初的制粉工艺。
制粉工艺
碳化钨粉是通过对钨(W)粉进行渗碳处理而获得的。碳化钨粉的特性(尤其是其粒度)主要取决于原料钨粉的粒度以及渗碳的温度和时间。化学控制也至关重要,碳含量必须保持恒定(接近重量比为6.13%的理论配比值)。为了通过后续工序来控制粉体粒度,可以在渗碳处理之前添加少量的钒和/或铬。不同的下游工艺条件和不同的最终加工用途需要采用特定的碳化钨粒度、碳含量、钒含量和铬含量的组合,通过这些组合的变化,可以产生各种不同的碳化钨粉。例如,碳化钨粉生产商ATI Alldyne公司共生产23种标准牌号的碳化钨粉,而根据用户要求定制的碳化钨粉品种可达标准牌号碳化钨粉的5倍以上。
目前已出现不少新的刀具材料,但要同时满足上述要求的刀具材料是很难找到的。因此,在具有比较好的抗冲击韧度的刀具材料基体上,镀上高热硬性和耐磨性镀层的刀具技术发展很快。另外,还可以把CBN和金刚石等硬度很高的材料烧结在抗冲击韧度好的硬质合金或陶瓷材料的基体上,形成综合切削性能非常好的数控高速加工刀具。
数控高速切削刀具及相关技术是实现数控高速切削加工的基本条件,由于机床高速加工过程及其机理相当复杂,目前仍缺少成熟、可靠的加工仿真技术,对数控高速加工刀具工艺参数及结构的优化仍主要依赖于切削试验。因此,今后应结合航空材料加工的实际情况,立足于现有的刀具设计和制造能力,并借鉴国内外先进经验,重视和加强对数控刀具材料、刀具结构、刀具切削机理的研究和开发,建立起完整的工艺参数表和数控高速切削数据库。同时,对数控高速刀具在张监视系统,数控高速刀具动平衡等也需深入研究,以进一步提高航空工业数控加工技术水平。