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硬質合金刀具的生產過程、特性

硬質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和粘結金屬通過粉末冶金工藝制成的一種合金

材料。硬質合金具有硬度高、耐磨、強度和韌性較好、耐熱、耐腐蝕等一系列優良性能,特別是它的高硬度和耐磨性,即使在500℃的溫度下也基本保持不變,在1000℃時仍有很高的硬度。現在新型硬質合金刀具的切削速度等于碳素鋼的數百倍。硬質合金刀具

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、鈮粉或五氧化二鈮、氧化鈷及炭黑等。在硬質合金的生產中,一般需要制取碳化鎢、碳化鈦、碳化鈮和金屬鈷粉。

2.工藝流程

將碳化鎢和鈷按所需的比例進行配制,然后加入酒精,進行球磨。球磨后經干燥、過篩、加入成型劑,在進行干燥、擦碎過篩,便得到所需的混合料。混合料送去進行壓制。壓制品在經燒結,變成最終成品。工藝流程圖如圖一所示。

3.加工種類

3.1 

磨料磨削加工

磨料磨削加工方法,可用以加工模具及切削刀具。

3.2 

金剛石磨輪磨削加工

金剛石磨輪是目前磨削硬質合金最好的工具,適用于精磨及半精磨工序,用以加工硬質合金、陶瓷、半導體等高硬度脆性材料。磨削余量應控制在0.10.2毫米,過大則引起金剛石消耗量增大,在刃磨硬質合金道具中,適用于刀刃磨前刃面等面積大而余量小的工序

硬質合金刀具

3.3

電火花加工

電火花加工硬質合金可用于內外磨、平面磨、螺紋磨、成型模等。

3.4

電解磨削加工

電解磨削適用于各種金屬材料加工,特別是對于一般機械加工方法以磨削的材料,目前主要用于磨削硬質合金刀具、量具和模具。

三、

硬質合金的性能

硬質合金具有硬度高、耐磨、強度和韌性較好、耐熱、耐腐蝕等一系列優良性能,特別是它的高硬度和耐磨性,即使在500℃的溫度下也基本保持不變,在1000℃時仍有很高的硬度。

以下是具體分析。硬質合金刀具

1.

硬度

硬質合金的主要成分是難溶金屬鎢和鈦的碳化物和膠結金屬鈷。由于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。硬質合金的硬度一般在HRA86-93之間,并隨合金中含鈷量的增加而降低。在鎢鈦鈷合金中,硬質合金的硬度又隨其中碳化鈦含量的增加而提高。因此,在含鈷量相同時,鎢鈦鈷合金的硬度高于鎢鈷合金。硬質合金高溫硬度好,在500℃以下時,其硬度維持不變。當溫度高于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. 

抗彎強度在常溫時,硬質合金的抗彎強度在75-250公斤/平方毫米之間,并且含鈷量越高,抗彎強度越高,在含鈷量一定時,碳化鈦含量增加引起抗彎強度急劇下降。硬質合金的表面狀況對它的抗彎強度有很大的影響。在制造硬質合金工具時,應防止其表面產生各種類型的裂紋,否則就會影響到它的抗彎強度。

4.

沖擊韌性

硬質合金脆性很高,而且幾乎與溫度無關。在常溫時,淬火鋼的沖擊韌性大于硬質合金的沖擊韌性1-2倍,而退火鋼則大于硬質合金9倍。所以,在鑲焊硬質合金工具時,不允許對硬

質合金刀片作沖擊性的壓緊。在運輸硬質合金工具時,應注意不要使其互相碰撞或受到沖擊,

否則就會造成損壞現象。

5.

耐磨性

硬質合金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加工中,起著極大的作用,特別是在鋼材的連續切削加工中,刀具磨損時,尤為顯著。

6.

抗壓強度

硬質合金的抗壓強度與合金中的含鈷量和碳化鎢晶粒粗細有關;鎢鈷合金的抗壓強度隨鈷含量增加而增加,鈷含量5%時抗壓強度值最大,鈷含量繼續增加,其抗壓強度隨之而下降;細晶粒鎢鈷合金的抗壓強度也較粗晶粒鎢鈷合金較高,而鎢鈦鈷合金的抗壓強度又低于鎢鈷合金。硬質合金刀具


7.
導熱率
在金屬切削加工時,導脹、熱率這一性能具有特別重要的意義。大家知道,金屬切削加工中產生的熱量,主要傳導于刀具、切屑和被加工的零件上。熱量的傳導過程,在頗大程度上取決于刀具的導率。當刀具的導熱率很高時,絕大部分的熱量傳給刀具,極小部分傳給切屑與被加工零件。當刀具的導熱率低時,則與此相反,熱量即大部分集中于切屑上,這對于切屑加工是有利的。因為切屑受到強熱就會軟化。鎢鈷合金的導熱率為0.14-0.15/厘米..秒,比高速鋼高1-2倍;而鎢鈦鈷合金的導熱率僅為0.04-0.15/厘米..秒,高鈦合金如YT30YT60的導熱率比高速鋼低。

8.
線脹系數
鎢鈷合金的線脹系數較小,低于高速鋼、碳素鋼和銅的線脹系數,并且隨含鈷量增加而增加;鎢鈦鈷合金的線脹系數比鎢鈷合金高,且隨碳化鈦含量增加而略增,但其線脹系數比高速鋼仍小的多。在鑲焊硬質合金工具時,由于硬質合金和剛體線脹系數的差異,經鑲焊的工具冷卻時,內外所受應力不同,在表面形成內向拉應力。在鑲焊后,應采取措施消除這種內應力。否則,硬質合金片會產生裂紋或脫焊現象,從而造成硬質合金工具的報廢。
本文共分 1
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