陶瓷刀片材料在環(huán)保和降低制造成本前景廣闊

來源：塑膠五金網(wǎng)發(fā)布時間：2015-01-17 17:02:59點(diǎn)擊率：

在機(jī)械加工中，刀具一直被稱作為“工業(yè)制造的牙齒”，而刀具材料的切削性能是決定其生產(chǎn)效率，生產(chǎn)成本和加工品質(zhì)的關(guān)鍵因素之一，因此，正確的選用切削刀具材料是至關(guān)重要的，陶瓷刀具以其優(yōu)異的耐熱性、耐磨性和化學(xué)穩(wěn)定性，在高速切削領(lǐng)域和切削難加工材料方面顯示了傳統(tǒng)刀具無法比擬的優(yōu)勢，并且陶瓷刀具的主要原料Al和si在地殼中含量豐富，可以說取之不盡，用之不竭，因此新型陶瓷刀具應(yīng)用前景十分廣闊。　　陶瓷刀具的種類　　陶瓷刀具材料的進(jìn)展集中在提高傳統(tǒng)刀具陶瓷材料的性能、細(xì)化晶粒、組份復(fù)合化、采用涂層、改進(jìn)燒結(jié)工藝和開發(fā)新品等方面，以期獲得耐高溫性能、耐磨損性能和抗崩刃性能優(yōu)異且能適應(yīng)高速精密切削加工的需求。河南超硬材料研究所把陶瓷刀具材料大致可分為氧化鋁系、氮化硅和氮化硼（立方氮化硼刀具）三大類。在金屬切削領(lǐng)域，氧化鋁陶瓷刀片和氮化硅陶瓷刀片合稱為陶瓷刀片；在無機(jī)非金屬材料學(xué)中，立方氮化硼材料歸于陶瓷材料大類。以下是三類陶瓷的特點(diǎn)。　　（1）氧化鋁（Al2O3）基陶瓷：碳化物系陶瓷中添加Ni、Co、W等作為粘結(jié)金屬，可提高氧化鋁與碳化物的結(jié)合強(qiáng)度。具有良好的耐磨性、耐熱性，且其高溫化學(xué)穩(wěn)定性好，不易與鐵元素之間發(fā)生相互擴(kuò)散或化學(xué)反應(yīng)，所以氧化鋁基陶瓷刀具的應(yīng)用范圍廣，適于對鋼材、鑄鐵及其合金的高速切削加工；由于抗熱振性能提高，也可用于斷續(xù)切削條件下的銑削或刨削，但它不宜用來加工鋁合金、鈦合金和鉭合金，否則容易產(chǎn)生化學(xué)磨損。　　（2）氮化硅（Si3N4）基陶瓷刀具：是在氮化硅基體中添加適量金屬碳化物及金屬等復(fù)合強(qiáng)化劑，利用復(fù)合強(qiáng)化效應(yīng)（又稱彌散強(qiáng)化效應(yīng)）制成的一種陶瓷。特點(diǎn)是硬度高，耐磨性好，耐熱性、抗氧化性好，氮化硅與碳和金屬元素化學(xué)反應(yīng)較小，摩擦因數(shù)也較低。適宜精車，半精車，精銑或半精銑。　?。?）氮化硼陶瓷（立方氮化硼刀具）：硬度高，耐磨性，耐熱性好，好的熱穩(wěn)定性，具有良好的導(dǎo)熱性，較低的摩擦系數(shù)，線膨脹系數(shù)小。如華菱立方氮化硼刀具BN-S20牌號用于粗加工淬硬鋼，BN-H10牌號牌號用于高速精加工淬硬鋼，BN-K1牌號加工高硬度鑄鐵，BN-S30牌號高速切削灰口鑄鐵均比陶瓷刀片更能取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。　　陶瓷刀具的特性　　陶瓷刀具的特性：（1）耐磨性好；（2）耐高溫，紅硬性好；（3）刀具耐用度比傳統(tǒng)刀具高幾倍甚至幾十倍，減少了加工中的換刀次數(shù)，保證被加工工件的小錐度和高精度；（4）不僅能對高硬度材料進(jìn)行粗、精加工，也可進(jìn)行銑削、刨削、斷續(xù)切削和毛坯拔荒粗車等沖擊力很大的加工；（5）陶瓷刀片切削時與金屬摩擦力小，切削不易粘接在刀片上，不易產(chǎn)生積屑瘤，加上可以進(jìn)行高速切削。　　陶瓷刀片與硬質(zhì)合金刀片相比，可承受2000℃的高溫，而硬質(zhì)合金在800℃時則變軟；所以陶瓷刀具更具有高溫化學(xué)穩(wěn)定性，可高速切削，但其缺點(diǎn)是陶瓷刀片的強(qiáng)度和韌性很低，容易破碎。之后推出了氮化硼陶瓷（以下通稱為立方氮化硼刀具），主要應(yīng)用于車削，銑削，鏜削超硬材料。立方氮化硼刀具的硬度比陶瓷刀片高很多，由于硬度高，與金剛石并稱為超硬材料，常用來加工硬度高于HRC48的材料，它有極好的高溫硬度——高達(dá)2000℃，盡管比硬質(zhì)合金刀片脆，但與氧化鋁陶瓷刀具相比，沖擊強(qiáng)度和抗破碎性能有明顯提高。此外，一些特制的立方氮化硼刀具能抵御大余量粗加工的切屑負(fù)荷，并能承受間斷切削加工時的沖擊以及精加工時的磨損和切削熱，這些特點(diǎn)可以滿足用立方氮化硼刀具粗加工淬火鋼和高硬度鑄鐵等難加工材料。　　目前，我國陶瓷刀具的發(fā)展十分迅速，研究與開發(fā)水平與國際相當(dāng)。陶瓷刀具通過對陶瓷刀具材料組分、制備工藝與材料設(shè)計的研究可以在保持高硬度、高耐磨性和紅硬性的基礎(chǔ)上，極大的提高刀具材料的韌性和抗沖擊性能，制備符合現(xiàn)代切削技術(shù)使用要求的適宜材料。它實(shí)現(xiàn)以車代磨的高效“硬加工技術(shù)”及“干切削技術(shù)”，提高零件加工表面質(zhì)量。實(shí)現(xiàn)干式切削，對控制環(huán)境污染和降低制造成本有廣闊的應(yīng)用前景。

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