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2016-01-15
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青州邁特科創(chuàng)材料有限公司
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立方氮化硼(CBN)是氮化硼的致密相,聚晶立方氮化硼(PCBN)則是由CBN微粉與少量粘結(jié)相(Co,Ni或TiC、TiN、Al2O3)在高溫高壓下燒結(jié)而成。PCBN組織中各微小晶粒呈無(wú)序排列狀態(tài),因此PCBN硬度均勻,無(wú)方向性,具有一致的耐磨性和抗沖擊性,并有很高的硬度和耐熱性(1300~1500℃)、優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性和導(dǎo)熱性以及低摩擦系數(shù),而且PCBN與Fe族元素親和性很低,因此它是高速切削黑色金屬較理想的刀具材料。 PCBN的CBN含量、晶粒尺寸、粘結(jié)相等均會(huì)影響其性能:CBN含量越高,PCBN的硬度和導(dǎo)熱性也越高;CBN晶粒尺寸越大,其抗破損性越弱,刀刃鋒利性越差;采用金屬材料Co、Ni作為粘結(jié)相時(shí),PCBN有較好的韌性和導(dǎo)電性,采用陶瓷材料作為粘結(jié)相時(shí)則具有較好的熱穩(wěn)定性。
PCBN 刀具高速切削鑄鐵時(shí)主要發(fā)生化學(xué)磨損,導(dǎo)致前刀面出現(xiàn)月牙洼磨損。試驗(yàn)證明,通過(guò)改變CBN含量和刀具幾何參數(shù),以降低切削溫度和減小刀—屑接觸長(zhǎng)度(時(shí)間),可減小化學(xué)磨損速率,避免前刀面月牙洼磨損,一般認(rèn)為,CBN刀具的磨損是由于切削過(guò)程中的高溫、高壓、切屑與前刀面間的摩擦以及工件材料中有關(guān)化學(xué)元素與之發(fā)生粘結(jié)、親和而引起的,即其磨損機(jī)制主要包括:
①氧化磨損和相變磨損 CBN刀具高速切削時(shí)的平均切削溫度可達(dá)1000~1200℃,在此高溫下,即使在常壓和空氣氣氛中也足以使CBN刀具刀尖區(qū)產(chǎn)生氧化、放氮甚至相變。而CBN刀具一經(jīng)氧化和相變即會(huì)喪失其切削能力。
②粘結(jié)磨損 在***壓力和高溫條件下,刀尖與被加工材料接觸區(qū)隨著切屑不斷流出,雙方均不斷裸露出新的表面。盡管CBN對(duì)Fe族元素有較高化學(xué)惰性,但對(duì)其它元素并非如此,當(dāng)條件適合時(shí),會(huì)使CBN活性增加、惰性降低,隨著與合金元素的親和傾向不斷增加,將導(dǎo)致出現(xiàn)粘結(jié)磨損。這種磨損一般表現(xiàn)為微粒脫落,當(dāng)?shù)都鈪^(qū)溫度高達(dá) 1200℃左右時(shí),局部CBN顆粒將呈現(xiàn)“半熔化”狀態(tài),從而使粘結(jié)磨損大大加劇。
③摩擦磨損 工件與刀具之間的高速相對(duì)運(yùn)動(dòng)會(huì)使CBN刀具發(fā)生摩擦磨損。
④顆粒剝落與微崩刃。由于CBN刀具是由無(wú)數(shù)細(xì)小的CBN顆粒構(gòu)成,顆粒之間呈晶界間的精細(xì)裂紋連接,且存在不均勻的內(nèi)應(yīng)力,因此當(dāng)高溫切屑流摩擦刮研CBN刀尖時(shí),會(huì)因工件材料硬度不均或存在硬質(zhì)點(diǎn)所產(chǎn)生的擊而造成CBN顆粒脫落或產(chǎn)生微崩刃。
造成CBN刀具磨損的上述多種因素并非只是獨(dú)立存在、單獨(dú)作用,而是相互影響、共同加劇,如氧化磨損和相變磨損必然伴隨著粘結(jié)磨損,并出現(xiàn)摩擦磨損、剝落磨損和微崩磨損。