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陶瓷粉末涂层硬质合金刀具的切削性能阻抗表嘉峪关水电改造负压风机封箱机Frc

发布时间:2023-12-08 09:08:10 阅读: 来源:过滤器厂家

陶瓷粉末涂层硬质合金刀具的切削性能

目前常用的刀具涂层方法以化学气相沉积法(CVD)和物理气相沉积法(PVD)为主,虽然这两种方法在生产实践中已日渐成熟,但仍存在一些不足,其中较突出的问题是刀具的表面涂层与基体间的界面结合强度较低,涂层易剥落,因此涂层不能做得太厚,以免使涂层刀具使用寿命的提高受到限制,切削中一旦涂层被磨掉,刀具就会迅速磨损。此外,涂层刀具基本上不具备重磨性,这将限制其在粗加工和大型加工设备中的应用。

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为此,本文提出了利用粉末涂层法制备刀具材料的全新概念。粉末涂层法将传统涂层方法的宏观涂层变为微观涂层,在改善涂层刀具切削性能、提高刀具寿命上取得了突破性进展。

1 材料制备

选取异丙醇铝Al(C3H7O)3(北京化学试剂总厂生产,分析纯)作为前驱物,以去离子水(自制)作为溶剂,以硝酸(HNO3)作为胶溶剂。将上述原料按一定比例混合均匀,水浴恒温85℃,并施以强力搅拌,48小时后即获得均匀稳定的勃姆石溶胶。

选用含有TiC的硬质合金粉末作为基体材料。首先将粉末球磨100小时,球磨后的粉末平均粒径为1 m;再将球磨后的粉末在丙酮中进行超声波清洗,然后在稀酸中浸泡处理;将处理后的粉末用去离子水清洗干净,加入到乙醇和水的混合溶液中,并施以强力搅拌和超声波振荡,令其分散均匀;然后加入勃姆石溶胶,继续搅拌,使粉末表面均匀地涂覆上一层胶体;然后静置一段时间,待分层后,经抽滤、干燥即得到涂层粉末。

在涂层粉末中加入微量金属,球磨混和均匀后干燥过筛;然后将混和料装入42的石墨模具中热压烧结,烧结温度范围圆锯机1450~1850℃,保温10~30min,压力为25~35MPa。热压片经切割后,磨制成刀片。

2 切削试验

FTC1和FTC2两个牌号的粉末涂层刀具材料的平均抗弯强度分别达到800MPa和1000MPa,平均硬度达到1900HV和2000HV以上,平均断裂韧性都达到了5.0MPam1/2,完全可以作为刀具材料使用。

1) 试验条件

切削试验用机床为C普通车床改装的无级变速车床;工件材料为T10A淬硬工具钢(硬度55~61HRC);刀具材料分别为粉末涂层材料FTC1、FTC2,陶瓷材料LT55、SG4,硬质合金YT15和氧化铝-碳化钛复合涂层刀片YB01;刀具几何角度分别为Kr=75°,go=-5°,ls=-5°,bo=90°,er=90°;干式切削。

2) 试验结果

图1所示为FTC1、LT55和YT15三种刀具在v=75m/min,ap=0.15mm,f=0.1mm/r的切削条件下切削工件时后刀面的磨损情况。由图可见,由于工件材料较硬,当切削长度为530m时,YT15的后刀面磨损已达0.58mm,无法继续切削;而LT55和FTC1在切削长度达2650m时,后刀面磨损仅为0.3mm,两者的磨损情况相似,FTC产品首次在云南金鼎锌业有限公司大范围成功利用;2015年1的磨损比LT55还要轻微一些。

图1

图2所示为SG4和FTC2两种刀具在v=190m/min,f=0.1mm/r,ap=0.15mm的切削条件下切削工件时后刀面的磨损情况。由图可见,FTC2的抗磨损性能不及SG4,当切削长度达到1892m时,FTC2的刀尖出现微小崩刃。因此,在较高切削速度下切削淬硬材料时,FTC2的抗磨损和抗破损能力均不如SG4。

图2

图3所示为YB01、FTC1和FTC2三种刀具在v=71.5m/min,f=0.1mm/r,ap=0.15mm的切削条件下切削工件时后刀面的磨损情况。由图可知,在较低切削速度下切削淬硬材料时,YB01的初期磨损较小,但正常磨损阶段比FTC1和广式蜜饯FTC2短,当切削长度达到520m后就进入急剧磨损阶段。此外,YB01在切削过程中前刀面有贝壳状剥落,可能是在切削力较大时涂层被挤裂失效。TstDat 数据库数据表格而FTC1和FTC2在切削速度较低时一般不发生破损。当YB01的后刀面磨损达到0.3mm后,由于切削时涂层不再起作用,刀尖变钝,加工表面也变得粗糙,基本无法继续切削。可见新型粉末涂层刀具的使用寿命比YB01至少可提高一倍以上。

图3

3 结论

1) 采用溶胶-凝胶法研制的新型粉末涂层刀具FTC1,FTC2的切削性能明显优于普通硬质合金刀具,与陶瓷刀具接近。

2) 粉末涂层刀具在磨料磨具较低切削速度下切削高硬度材料时,切削平稳轻快,一般不会出现崩刃现象,其主要失效形式为磨损;而在较高切削速度下切削高硬度材料时,其损坏形式在初期表现为磨损,随着切削的继续进行,这样的话1是间隙比较大刀具磨损到一定程度时会发生破损。

3) 在较低切削速度下切削淬硬材料时,粉末涂层刀具的初期抗磨损能力较氧化铝表面涂层刀具YB01差,但切削中YB01很快进入急剧磨损阶段,此时FTC1和FTC2的使用寿命至少比YB01提高一倍以上。由此可知,陶瓷粉末涂层硬质合金刀具材料既具有涂层刀具的优越性,又比表面涂层刀具具有更好的切削性能。(end)


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