 |
新聞動態(tài)more>>
一般的機加工車間每年可能要使用數(shù)千片數(shù)控切削刀片。一位操作工人可能每天都要使用許多切削刀片，碩朔五金為您解析刀片背后蘊藏的復雜科學知識。了解一些有關(guān)切削刀片的制造技術(shù)，對于刀具的正確使用和性能優(yōu)化將會大有裨益。
硬質(zhì)合金刀片的成分
制造切削刀片首先要解決原材料的問題，即選定刀片材料的成分。目前大部分刀片都是由硬質(zhì)合金制成，其主要成分為碳化鎢（WC）和鈷（Co）。WC是刀片中的硬質(zhì)顆粒，而Co作為結(jié)合劑可使刀片成形。
通過改變所用WC顆粒的晶粒尺寸來改變硬質(zhì)合金特性。用粒度較大（3－5μm）的WC顆粒制備的硬質(zhì)合金材料硬度較低，較易磨損；用粒度較?。ǎ?μm）的WC顆粒則可以生產(chǎn)出硬度較高、耐磨性較好，但脆性也較大的硬質(zhì)合金材料。在加工硬度非常高的金屬材料時，采用細晶粒硬質(zhì)合金刀片能會獲得最理想的加工效果。而粗晶粒硬質(zhì)合金刀片在斷續(xù)切削或其他對刀片韌性要求較高的加工中性能則更為優(yōu)越。
控制硬質(zhì)合金刀片特性的另一種方法則是改變WC與Co的含量比例。與WC相比，Co的硬度低許多，但韌性更好，因此，減少Co含量將獲得硬度較高的刀片。在此提出綜合平衡的問題——硬度更高的刀片具有更好的耐磨性，但其脆性也更大。根據(jù)具體的加工類型，選擇適當?shù)腤C晶粒尺寸和Co含量比，需要相關(guān)的科學知識和豐富的加工經(jīng)驗。
通過應用梯度材料技術(shù)，在一定程度上可以避免在刀片強度與韌性之間進行取舍。全球主要刀具制造商均已普遍應用的技術(shù)主要包括，在刀片的外層采用比內(nèi)層更高的Co含量比。具體地講，就是在刀片的外層（厚度為15－25μm）增大Co含量，以提供類似于“緩沖區(qū)”的作用，使刀片可以承受一定的沖擊而不會破裂。這就使刀片的刀體可以獲得采用強度更高的硬質(zhì)合金成分才能實現(xiàn)的各種優(yōu)異性能。
在確定了原材料的粒度、成分等技術(shù)參數(shù)后，就可以開始切削刀片的實際制造流程。首先將符合比例的鎢粉、碳粉和鈷粉放入一個尺寸與洗衣機差不多大的碾磨機中，將粉料碾磨到所需要的粒度，并將各種材料均勻混合。在碾磨過程中加入酒精和水，制出一種濃稠的黑色漿料。然后將這種漿料放入一臺旋風干燥機中，將其中的液體蒸發(fā)以后，就獲得了團塊狀的粉料，并將其貯存起來。
在制備過程中，可以獲得刀片的雛形。首先，將制備好的粉料與聚乙二醇（PEG）混合，PEG作為一種增塑劑，可將粉料像面團一樣臨時粘結(jié)在一起。然后在壓模中將材料壓制成刀片的形狀。根據(jù)不同的刀片壓制方法，可以采用單軸壓機進行壓制，也可以采用多軸壓機從不同的角度壓制出刀片形狀。
獲得壓制成形的坯料后，將其置于一個大型燒結(jié)爐中，在高溫下進行燒結(jié)。在燒結(jié)過程中，PEG從坯料混合物中被融化排出，最后留下硬質(zhì)合金刀片的半成品。當PEG被融出后，刀片收縮到其最終尺寸。這一工藝步驟需要進行精確的數(shù)學計算，因為根據(jù)不同的材料成分和配比，刀片的收縮量也各不相同，而且要求將成品的尺寸公差控制在幾個微米以內(nèi)。
刀片涂層的制作
此時，產(chǎn)品的形態(tài)已經(jīng)與成品刀片相差無幾。但是，為了獲得最佳切削性能，還必須對刀片進行表面涂層。最常用的刀片涂層工藝是化學氣相沉積（CVD）工藝，即通過高電流將某種金屬靶材離子化，然后通過蒸發(fā)冷凝沉積到刀片上。將這一過程形象地比喻成當柏油路面的溫度變得非常低，而空氣中又充滿高濃度的水汽時，就會在路面上形成一層薄冰。不過，與此不同的是，雖然置于涂層爐中的刀片溫度相對較低，但實際爐溫可能超過480℃。
還有一種常用的刀片涂層工藝是物理氣相沉積（PVD）工藝。與CVD工藝相比，采用PVD技術(shù)可以沉積出更薄的涂層，從而可使切削刃更鋒利，在切削難加工材料（如淬硬鋼、鈦合金和耐熱超
