硬質(zhì)合金刀具的生產過程、特性
一、
硬質合金概述
由難熔金屬的硬質化合物(wù)和粘結金屬通過粉末冶金工藝製成的一種合金
材料。硬質合金具有硬度高、耐磨、強度和韌性較(jiào)好、耐熱、耐腐蝕等一係列優良性能,特別是它的高硬度和耐磨性,即使(shǐ)在500℃的溫(wēn)度下也基本保持不變,在1000℃時(shí)仍有(yǒu)很高的硬度。現(xiàn)在新型硬質合金刀具的(de)切削(xuē)速度等於碳素鋼的數百倍。硬質合(hé)金刀具
二、硬質合金的生產過程
1.生產原料
生產硬質合金的主要原料有三氧化鎢、鎢粉、三氧化鈦(tài)、铌粉或五氧(yǎng)化二铌、氧化鈷(gǔ)及炭(tàn)黑等。在硬質合金的生產中,一般需要製取碳化鎢、碳化鈦、碳化铌和金屬鈷粉。
2.工藝流程
將碳化鎢(wū)和鈷按所需的比例進行配製,然後(hòu)加(jiā)入(rù)酒精,進行球磨。球磨(mó)後經幹燥、過篩、加入成型劑(jì),在進行幹燥(zào)、擦碎過篩,便得到所需的混合料。混合料送去進行壓製(zhì)。壓製品在經燒結,變成最終成品(pǐn)。工藝流程圖如圖一所示。
3.加工種類(lèi)
3.1
磨料磨削(xuē)加工
磨料磨削加工方法,可用以加工(gōng)模具及切削刀具。
3.2
金剛石磨輪磨削加工
金剛石(shí)磨輪是目前磨(mó)削硬質合金最好的工具,適用於精(jīng)磨及半精磨工序,用以加(jiā)工硬質合金、陶瓷、半導體等高硬度(dù)脆(cuì)性材(cái)料。磨削餘量應控製在0.1—0.2毫米,過大則引(yǐn)起金剛石消耗量增大,在刃磨硬質合金道具中,適用於刀刃磨前刃麵等麵積大(dà)而餘量(liàng)小(xiǎo)的工序
硬質合金刀具
3.3
電(diàn)火花(huā)加工
電火花加工硬質合金可(kě)用於內外磨、平麵磨、螺紋磨、成型模等。
3.4
電解磨削加(jiā)工
電解磨削適用於各種(zhǒng)金屬材料加工,特別是對於一般機械加工方法以磨削的材料,目前主要(yào)用於磨削(xuē)硬質(zhì)合金刀具、量具(jù)和模具。
三、
硬質合金的性能
硬質合金具有硬度(dù)高(gāo)、耐磨、強度和韌性較好、耐熱、耐(nài)腐蝕等一係列優良性能,特(tè)別是它的高硬度和耐磨性,即使在500℃的溫度下也基本保(bǎo)持(chí)不(bú)變,在1000℃時仍有很高的硬度(dù)。
以(yǐ)下(xià)是具體分析。硬(yìng)質合金(jīn)刀具
1.
硬度
硬質合金的主(zhǔ)要成(chéng)分(fèn)是難溶金屬鎢和鈦的碳化物和膠結金屬鈷。由於難熔金屬碳化物具有極高的硬度,所以合金本身就具有很高的硬度。硬質(zhì)合金的硬度一般在HRA86-93之間,並隨合金中含鈷量的增加(jiā)而降(jiàng)低。在鎢鈦鈷合(hé)金中,硬質合金的硬度又隨其中(zhōng)碳化鈦含量的增加而提(tí)高。因此,在含鈷量相同時,鎢鈦鈷合金(jīn)的硬度高於鎢鈷合金。硬質合金高溫硬度好,在500℃以下時(shí),其硬度維持不變。當溫度高於500℃時,才有明顯的下降。但在1000-1100℃時,硬質合金的硬度HRA仍有73-76相當HB430-477。二淬火鋼在200℃時,硬度即迅速下降,在1000-1100℃時,其硬度就降低到HB30-40.
2.
抗彎強度在常(cháng)溫時,硬質合金的抗彎強度在75-250公斤/平方毫米之間(jiān),並且含鈷量越高(gāo),抗彎強度越高,在含鈷量一定時,碳化鈦含量增(zēng)加引(yǐn)起抗彎強(qiáng)度急劇下(xià)降。硬質合金的表麵狀況對它的抗彎(wān)強度有很大的影響。在製造硬質合金工具時,應防止其表麵產生各種類型(xíng)的裂紋,否則(zé)就會影(yǐng)響到它的抗彎強度。
4.
衝擊韌性
硬(yìng)質合金脆性很高,而且幾乎與溫(wēn)度無關。在常溫時,淬火鋼的衝擊韌性大於硬質(zhì)合金的衝擊韌性1-2倍(bèi),而退火鋼則大於硬質合金9倍。所以,在鑲焊硬質合金(jīn)工具時,不允許對硬
質合金刀片作衝擊性的壓緊。在運輸硬(yìng)質合金工具時,應注意不要使其(qí)互相碰撞或受到衝擊,
否(fǒu)則就會造成損壞現象。
5.
耐磨性
硬質合金(jīn)的耐磨性比最好的高速鋼要高15-20倍。硬質合金的耐磨性在金屬切削(xuē)加工中,起著極大的作用,特別是在鋼材的(de)連續(xù)切削加工中,刀(dāo)具磨損時,尤(yóu)為顯著。
6.
抗壓強度
硬質合金的抗壓強度與合金中(zhōng)的含鈷量(liàng)和碳化鎢晶粒粗細有關;鎢鈷合金的抗(kàng)壓強度隨鈷含量增加而增加,鈷含量5%時抗壓(yā)強度值最大,鈷含量(liàng)繼續增加,其(qí)抗壓強度隨之(zhī)而下降(jiàng);細晶(jīng)粒鎢鈷合金的抗壓強度也較粗晶粒鎢鈷(gǔ)合金較高,而(ér)鎢鈦鈷合金的(de)抗壓強度又低於鎢鈷合金。硬質合金刀具(jù)
7.
導(dǎo)熱率在金屬切削加工時,導脹(zhàng)、熱率這一(yī)性能具有特別重要的意義(yì)。大(dà)家知道,金屬切削加工中產生的熱量,主要傳(chuán)導於刀具、切屑和被(bèi)加工的零件上。熱量的傳導過程,在頗大(dà)程度上取決於刀具的導率(lǜ)。當刀具的導熱率很高(gāo)時,絕大部分的熱量傳給刀具,極小部分傳(chuán)給切屑與被(bèi)加工(gōng)零件。當刀具的導熱率低時,則與此相反(fǎn),熱量即大部分集中於切屑上,這對於切屑加工是有利的。因為切(qiē)屑受到強熱就會軟化。鎢鈷合金的導熱率(lǜ)為0.14-0.15卡/厘米.度(dù).秒(miǎo),比高(gāo)速鋼高(gāo)1-2倍;而鎢(wū)鈦鈷合金的導熱率僅為0.04-0.15卡/厘米.度.秒,高鈦(tài)合金如YT30、YT60的導熱率比高(gāo)速(sù)鋼低(dī)。
8.
線脹係數
鎢鈷合金的線(xiàn)脹係數較小,低於高速鋼、碳(tàn)素鋼和銅的線脹係(xì)數,並且隨含鈷量增加而增加;鎢鈦鈷合金的線脹係數比鎢鈷(gǔ)合金高,且隨碳化鈦含量增加而略增,但其線脹(zhàng)係數比高速鋼仍小的多(duō)。在鑲焊硬質合金工具時,由於硬質(zhì)合金(jīn)和剛體線脹係數的差異,經鑲焊的工具冷卻時(shí),內(nèi)外所受(shòu)應力不同,在表麵形成內向拉應力。在鑲焊後,應采取措施消除這種內應力。否則,硬質合金片(piàn)會產(chǎn)生裂(liè)紋或脫焊現象,從而(ér)造成硬質合金工具的報廢。