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異形刀片的質(zhì)量受到多種因素的影響

異形刀片的質(zhì)量受到多種因素的影響,,其中燒結(jié)過(guò)程中各種工藝參數(shù)的改變,,對(duì)異形刀片的質(zhì)量影響最大。粘結(jié)劑/催化劑材料,、基體材料等組成材料,,以及顆粒表面清潔度、顆粒度等都決定了異形刀片的性能,。 

(1)基體的選擇由于碳化鎢硬質(zhì)合金具有較高的硬度,,較好的導(dǎo)熱性和韌性,因此多采用含有Co的碳化鎢硬質(zhì)合金作為PCBN刀片基體,。Co作為一種溶劑和粘結(jié)劑可以顯著提高CBN的燒結(jié)度,,增強(qiáng)PCBN的強(qiáng)度,但是碳化鎢硬質(zhì)合金中Co的含量不能過(guò)高,,否則將影響PCBN刀片的耐磨性,,縮短刀具的使用壽命,。 

(2)CBN晶粒的清潔度與顆粒度 CBN晶粒的表面清潔度將直接影響著PCBN的燒結(jié)質(zhì)量,因此在燒結(jié)前都要對(duì)CBN晶粒進(jìn)行嚴(yán)格地處理,,以去掉晶粒表面的水分及氧化物等雜質(zhì),。采用的方法主要是在真空或氫氣、氨氣等還原性氣體下加熱1~2個(gè)小時(shí),。否則過(guò)多的雜質(zhì)會(huì)影響CBN-CBN顆粒間及CBN與粘結(jié)劑間的粘結(jié),,使得PCBN刀片強(qiáng)度減小,耐磨性能降低,。 CBN顆粒的大小不但對(duì)PCBN刀具的切削表面質(zhì)量有影響而且對(duì)PCBN燒結(jié)時(shí)粘結(jié)劑的燒結(jié)能力起到一定的作用,。一般來(lái)說(shuō),CBN顆粒度越小,,PCBN刀具切削表面質(zhì)量越好,,刀具抗沖擊能力和耐磨性越好,因此,,在加工淬硬鋼并且要求高的表面質(zhì)量(即實(shí)現(xiàn)PCBN刀具的“以車代磨”)時(shí),,所采用PCBN刀具中的CBN顆粒應(yīng)取較小值。但另一方面,,由于PCBN刀片的燒結(jié)是通過(guò)“毛細(xì)現(xiàn)象”即各種粘結(jié)劑元素滲透到CBN顆粒之間實(shí)現(xiàn)的,,如果CBN顆粒太小,CBN顆粒間的間隙就會(huì)減小,,從而使得粘結(jié)劑元素的滲透量減小,。因此,燒結(jié)時(shí)CBN顆粒又應(yīng)選得大一些,。綜合考慮以上兩種因素,CBN燒結(jié)時(shí)應(yīng)多選擇混合粒度,,并根據(jù)所選粘結(jié)劑粘結(jié)能力的不同而確定不同的粒度范圍,。 

(3)CBN晶粒含量 CBN含量對(duì)PCBN刀具的硬度、導(dǎo)熱性有較大的影響,。CBN含量越高,,刀具的硬度越高,導(dǎo)熱性越好,。高含量PCBN刀具(一般CBN含量為80%~90%)是以CBN之間的直接結(jié)合為主,,具有高硬度和高導(dǎo)熱性。這類PCBN刀具適合加工高硬度合金和組織中含有高硬質(zhì)點(diǎn)的材料,,如冷硬鑄鐵,、耐熱合金等。目前此類刀具異形刀片主要有GE公司的BZN6000,,Element six公司的AMB90,、住友電工公司的BN100,、BN600等。低含量PCBN刀片多為陶瓷粘結(jié)劑,,耐熱性好,,易于加工淬硬鋼(合金鋼、軸承鋼,、模具鋼,、碳鋼等),利用切削區(qū)內(nèi)熱滯留高溫形成的金屬軟化效應(yīng)進(jìn)行切削,。GE公司的BZN8100,、BZN8200,Element six公司的DBC50,,住友電工公司的NB300,、NB220以及山高公司的CBN10、CBN100,、CBN150等均屬于此類,。 

(4)粘結(jié)劑 CBN燒結(jié)所需的粘結(jié)劑:

①物理化學(xué)性能越接近CBN越好,這樣不會(huì)過(guò)多的削弱燒結(jié)后PCBN刀具的切削性能,;

②易于達(dá)到熔點(diǎn)溫度或在此溫度下具有好的塑性,;

③相對(duì)于CBN具有足夠的化學(xué)活性,具有使六方氮化硼(HBN)向CBN轉(zhuǎn)化的催化性,。

目前,,常用到的粘結(jié)劑按其物理化學(xué)性質(zhì)可分為金屬粘結(jié)劑(如Ni、Co,、Ti,、Ti-Al等)和陶瓷粘結(jié)劑(如TiN、TiC,、TiCN,、Al2O3等);按作用可分為催化劑(如,,Al,、AlN、AlB2,、Si等)和溶解劑(如Ti,、Ni、Co,、TiN,、TiC、TiCN等)。粘結(jié)劑種類和含量都對(duì)PCBN刀片的性能有不同的影響,。碳化物,、氮化物、碳氮化物可以提高PCBN刀片的抗化學(xué)磨損能力和抗沖擊能力,,但含量過(guò)高會(huì)降低刀具硬度,,使刀具壽命縮短;鈷是最常用的粘結(jié)劑,,可以提高CBN燒結(jié)時(shí)的燒結(jié)度,;Ti陶瓷粘結(jié)劑可以提高PCBN刀片的韌性;鋁及鋁的化合物可與CBN顆粒及其它粘結(jié)劑發(fā)生反應(yīng),,使CBN顆粒粘結(jié)得更加牢固,,提高刀具耐磨性;Si和Al,、AlN,、AlB2的混合物是HBN向CBN轉(zhuǎn)化的有效催化劑,異形刀片在陶瓷粘結(jié)劑里加入少量的Al,、Si還可以增強(qiáng)CBN間的粘結(jié),,形成連續(xù)的陶瓷相;以鋁化鎳作為粘結(jié)劑的PCBN復(fù)合片導(dǎo)電性好,,適于采用低成本電火花進(jìn)行切割,。 

由于粘結(jié)劑的不同,現(xiàn)在PCBN刀片趨于兩種特性:一種是具有高的耐磨性(高含量CBN,,催化粘結(jié)劑),,另一種是具有好的抗沖擊性(低含量CBN,陶瓷粘結(jié)劑),。