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常用硬质合金刀具质料的选用领会

  常用硬质合金刀具材料的选用分析_材料科学_工程科技_专业资料。常用硬质合金刀具材料的选用分析

  常用硬质合金刀具材料的选用分析 摘要:硬质合金是高硬度、难溶的金属化合物(主要是 WC、TiC 等,又称高温碳化物)微米数量级的粉末,用 Co、 Mo、Ni 等作粘结剂烧结而成的粉末冶金制品。与高速钢相 比, 它具有较高的硬度、 耐磨性和红硬性; 与超硬材料相比, 它具有较高的韧性。由于硬质合金具有良好的综合性能,因 此在刀具行业得到了广泛应用。 关键词:硬质合金;性能;硬度;选用 硬质合金是高硬度、难溶的金属化合物(主要是 WC、 TiC 等,又称高温碳化物)微米数量级的粉末,用 Co、Mo、 Ni 等作粘结剂烧结而成的粉末冶金制品。允许切削温度高达 800~1000℃; 切削中碳钢, 切削速度可达 1.67m/min 以上。 目前虽然可供使用的品种很多,新型的刀具材料也不断出现, 但硬质合金仍是最受欢迎的一种刀具材料。与高速钢相比, 它具有较高的硬度、耐磨性和红硬性;与超硬材料相比,它 具有较高的韧性。由于硬质合金具有良好的综合性能,因此 在刀具行业得到了广泛应用。 文章结合硬质合金的基本特性,对牌号的适当选用等进 行了综述,并举例说明。 1 常用硬质合金材料的种类 常用的硬质合金材料按其化学成分与使用性能分为三 类: 第一类是 WC-Co 合金,即钨钴类,ISO 标准以 K 表示, 冶金部标准以 YG 表示。用数字代表钴的含量,如 YG6,表示 含钴 6%,含 WC94%。 第二类是 WC-TiC-Co 合金,即钨钴钛类,ISO 标准以 P 表示,冶金部标准以 YT 表示,用数字表示 TiC 的含量,如 YT15,表示含 TiC15%,其它 WC 和 Co 占 85%。而 TiC+WC+Ni+Mo 合金为碳化钛基类,ISO 标准以 P 表示,冶金 部标准以 YN 表示。 第三类是添加钽 (Ta) 铌 (Nb) 类, ISO 标准以 M 表示, 冶金部标准以 YW 表示。 2 硬质合金刀具材料的选用分析 (1)WC-Co 合金包括 YG3X、YG3、YG6X、YG6、YG8、 YG6A 等,一般用于加工铸铁、有色金属及其合金。在切削铸 铁及其它脆性材料时,由于形成崩碎切屑,局部压力很大, 并具有一定的冲击性。而 WC-Co 合金硬度低于 WC-TiC-Co 合 金, 抗弯强度高于 WC-TiC-Co 合金, 韧性较好, 高于 WC-TiC-Co 合金, 导热系数 WC-TiC-Co 合金, 线膨胀系数小于 WC-TiC-Co 合金,焊接时产生裂纹的倾向性比 WC-TiC-Co 合金小,所以 宜选用 WC-Co 合金。在 WC-Co 合金中,含 Co 量越低,它的 硬度越低,耐磨性越差,切削速度越低,而抗弯强度越高, 韧性越好,进给量越大,因此在粗加工或有冲击载荷时,宜 选用含 Co 多的合金,如可选 YG6、YG8;而精加工时,宜选 用含 Co 少的合金,如可选 YG3。若采用细晶粒合金,抗弯强 度和耐磨性较高, 韧性也有所改善, 也用于精加工, 如 YG3X。 (2)WC-TiC-Co 合金包括 YT30、YT15、YT14、YT5 等, 一般用于高速切削钢料。WC-TiC-Co 合金虽抗弯强度不如 WC-Co 合金,但硬度高,耐磨性好,与钢发生冷焊的温度高 于 WC-Co 合金。在 WC-TiC-Co 合金中,含 TiC 量越多,它的 硬度越高,切削速度越高,而抗弯强度越低,韧性越差,进 给量越小,因此,在普通钢料的粗加工或有断续切削时,宜 选用含 TiC 量低的合金,如可选用 YT5;在钢料如碳素钢、 淬硬钢的精加工时, 宜选用含 TiC 量高的合金, 如可选用 YT30; 在碳素钢、合金钢连续切削的半精加工时,宜选用 TiC 量不 高不低的合金,如可选用 YT14、YT15。 (3)WC-Co 合金及 WC-TiC-Co 合金各有特点,加工范围 均有限制,为提高合金综合性能,在 TiC 含量小于 10%的 WC-TiC-Co 合金中,添加少量的 TaC(或 NbC) ,可提高韧性 和抗冷焊性,而耐磨性又优于 WC-TiC-Co 合金,这种合金即 可加工铸铁、有色金属,又可加工碳素钢、合金钢,也适于 加工高温合金、不锈钢等难加工材料,从而有“通用合金” 之称,如 YW1、YW2。YW1 的硬度、切削速度高于 YW2,而 抗弯强度、韧性及进给量低于 YW2,所以在粗加工和半精加 工时,可选用 YW2,在半精加工和精加工时,可选用 YW1。 (4)钛基硬质合金(如 TiC+WC+Ni+Mo ) ,包括 YN05、 YN10、YN15 等,主要适合高速精加工合金钢、淬硬钢等。 传统的 K(YG)类、P(YT)类、M(YW)类硬质合金,都 属于 WC 基合金。而钛基硬质合金不含或少含 WC,与 WC 基合金相比, 它的密度小, 硬度较高, 对钢的摩擦因数较小, 切削时抗粘结、 抗扩散磨损的能力较强, 具有极好的耐磨性, 但抗崩刃性稍差。钛基硬质合金的性能介于陶瓷和 WC 基硬 质合金之间,其切削速度可填补 WC 基硬质合金和陶瓷材料 之间的一段空白,可用于高速切削各类钢材,尤其适于钢材 的精加工和半精加工。 3 常用举例说明 例 1. 车削铸铁 粗车:采用 YG8; 不连续半精车及精车:采用 YG8; 连续面半精车及精车:采用 YG3X; 切断及切槽:采用 YG8。 例 2. 车削碳素钢 粗车:采用 YT5; 不连续半精车及精车:采用 YT15; 连续面半精车及精车:采用 YT30; 切断及切槽:采用 YT15。 例 3. 车削高温合金钢 粗车:采用 YG8; 不连续半精车及精车:采用 YG8; 连续面半精车及精车:采用 YT14; 切断及切槽:采用 YG8。 例 4. 车削奥氏体不锈钢 粗车:采用 YG8; 连续面半精车及精车:采用 YG6X; 切断及切槽:采用 YG6X。 例 5. 车削淬硬钢 粗车:整体聚晶立方氮化硼 连续面半精车及精车:采用 YN10; 连续面精车:采用 YN05; 4 结束语 综上所述,我们在加工工件过程中,就可以根据加工方 式、被加工材料和加工条件来合理选用硬质合金刀片。合理 选择,既可以充分发挥刀具的使用性能达到使用效果,又可 以节约成本,经济实用。 参考文献 [1]陆剑中,孙家宁.金属切削原理与刀具(第四版)[M]. 上海理工大学,2011. [2]叶伟昌,叶毅.钛基硬质合金概述[J].精密制造与自动 化,2006. [3]陶国林,等.硬质合金刀具材料发展现状与趋势[J]. [4]肖诗纲.刀具材料及其合理选择[M].机械工业出版社, 1990. [5]储开宇.21 世纪刀具材料的发展与应用[J].制造技术与 机床,2010. [6]张文毓.硬质合金涂层刀具研究进展[J].稀有金属与硬 质合金,2008. [7]我国硬质合金刀具制造业目前发展状况[J].现代材料 动态,2010. [8]吴元昌.硬质合金刀具在刀具总值中的变化[J].硬质合 金,2003. [9]刘长付,柳文进.硬质合金刀具材料的发展与应用[J]. 现代材料动态,2001. [10]切削淬硬钢的刀具选择[J].现代切削刀具及加工技术, 2015.

本站文章于2019-10-07 07:11,互联网采集,如有侵权请发邮件联系我们,我们在第一时间删除。 转载请注明:常用硬质合金刀具质料的选用领会

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