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影响异型刀片质量的因素有哪些?

编辑:安徽鼎丰机械制造有限公司时间:2019-03-14

  异型刀片的质量受多种因素的影响,其中烧结工艺参数的变化对异型刀片的质量影响最大。异型刀片的性能取决于粘合剂/催化剂材料、基体材料、颗粒表面清洁度和粒径的组成。

  (1)由于碳化钨具有较高的硬度、良好的导热性和韧性,因此含钴碳化钨多用作PCBN刀片基体。钴作为一种溶剂和结合剂,可以显著提高CBN的烧结程度和PCBN的强度,但硬质合金中钴的含量不宜过高,否则会影响PCBN刀片的耐磨性,缩短刀具的使用寿命。

  (2)CBN晶粒的清洁度和CBN晶粒的表面清洁度直接影响PCBN的烧结质量。因此,在烧结前必须对CBN晶粒进行严格的处理,以去除晶粒表面的水和氧化物等杂质。主要的方法是在真空或氢气、氨和其他还原气体中加热1到2小时。否则,过多的杂质会影响CBN-CBN颗粒之间以及CBN与结合剂之间的结合,从而降低PCBN刀片的强度和耐磨性。

  CBN颗粒的大小不仅影响PCBN刀具的切削表面质量,而且对PCBN烧结过程中结合剂的烧结能力也有一定的影响。一般来说,CBN的粒径越小,PCBN刀具的切削表面质量越好,刀具的抗冲击性和耐磨性越好。因此,在加工硬化钢和要求高表面质量(即车削而不是磨削PCBN刀具)时,PCBN刀具中的CBN颗粒应越小。另一方面,由于PCBN叶片的烧结是通过“毛细现象”实现的,即各种结合元素渗入到CBN颗粒中,如果CBN颗粒太小,则会减小CBN颗粒之间的间隙,从而减少结合元素的渗入。因此,烧结时CBN颗粒应较大。考虑到上述两个因素,在CBN烧结中应选择合适的混合粒度,并根据所选粘结剂的不同粘结能力确定不同的粒度范围。

  

  (3)CBN晶粒含量对PCBN刀具的硬度和导热系数影响较大。CBN含量越高,刀具硬度越高,导热性越好。高含量PCBN刀具(一般为CBN的80%-90%)主要由CBN之间的直接键合而成,具有高硬度和高导热性。这些PCBN工具适用于加工高硬度合金和结构中具有高硬颗粒的材料,如冷激铸铁、耐热合金等,目前,BZN6000、AMB90、BN100、BN600是此类工具的主要工具。低含量PCBN叶片多为陶瓷结合剂,具有良好的耐热性,易加工硬化钢(合金钢、轴承钢、模具钢、碳钢等)。利用切削区高温固位形成的金属软化效应进行切削。BZN8100、BZN8200、元素DBC 50、NB300、NB220和CBN10、CBN100、CBN150都属于此类。

  (4)CBN烧结所需的结合剂是:1)物理化学性质越接近CBN,烧结PCBN刀具的切削性能越好,不会太弱;2)在该温度下容易达到熔点或具有良好的塑性;3)相对于CBN有足够的化学活性。并对六方氮化硼(HBN)转化为CBN具有催化活性。目前常用的结合剂根据其物理化学性质可分为金属结合剂(如镍、钴、钛、钛铝等)和陶瓷结合剂(如锡、钛、钛、三氧化二铁等),催化剂(如铝、铝、铝、硅等)和增溶剂(如钛、镍、钴、锡、钛、钛等)。结合剂的种类和含量对PCBN刀片的性能有不同的影响。碳化物、氮化物和碳氮化物可以提高PCBN刀片的化学耐磨性和抗冲击性,但含量过高会降低刀具硬度,缩短刀具寿命;钴是最常用的粘合剂,可以提高CBN的烧结程度;钛陶瓷粘合剂可以提高PCBN刀片的韧性;铝和铝化合物可以逆转CBN颗粒和其他粘合剂。结果表明,CBN颗粒的结合应更加牢固,刀具的耐磨性应得到提高;Si和Al、AlN和AlB2的混合物是HBN向CBN转化的有效催化剂。在陶瓷结合剂中加入少量的铝和硅,也可以增强CBN之间的结合,形成连续的陶瓷相[12];以铝酸镍为结合剂的PCBN复合板具有良好的导电性,适用于低成本电火花切割。由于结合剂的不同,PCBN刀片现在有两个特点:一个是高耐磨性(高CBN含量,催化结合剂),另一个是良好的抗冲击性(低CBN含量,陶瓷结合剂)。


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