看这一篇就足够了!(冷作工具钢和热作工具钢有什么区别?)
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看这一篇就足够了!
立方氮化硼(CBN)是自然界中不存在的物质,有单晶体和多晶体之分,即CBN单晶和聚晶立方氮化硼(Polycrystallinecubicbornnitride,简称PCBN)。
CBN是氮化硼(BN)的同素异构体之一,结构与金刚石相似。
PCBN(聚晶立方氮化硼)是在高温高压下将微细的CBN材料通过结合相(TiC、TiN、Al、Ti等)烧结在一起的多晶材料,是目前利用人工合成的硬度仅次于金刚石的刀具材料,它与金刚石统称为超硬刀具材料。
PCBN刀具可分为整体PCBN刀片和与硬质合金复合烧结的PCBN复合刀片。
PCBN复合刀片是在强度和韧性较好的硬质合金上烧结一层O.5~1.0mm厚的PCBN而成的,其性能兼有较好的韧性和较高的硬度及耐磨性,它解决了CBN刀片抗弯强度低和焊接困难等问题。
立方氮化硼的硬度虽略次于金刚石,但却远远高于其他高硬度材料。
CBN的突出优点是热稳定性比金刚石高得多,可达1200℃以上(金刚石为700~800℃),另一个突出优点是化学惰性大,与铁元素在1200~1300℃下也不起化学反应。
①高的硬度和耐磨性:CBN晶体结构与金刚石相似,具有与金刚石相近的硬度和强度。
PCBN特别适合于加工从前只能磨削的高硬度材料,能获得较好的工件表面质量。
②具有很高的热稳定性:CBN的耐热性可达1400~1500℃,比金刚石的耐热性(700~800℃)几乎高l倍。
PCBN刀具可用比硬质合金刀具高3~5倍的速度高速切削高温合金和淬硬钢。
③优良的化学稳定性:与铁系材料到12001300℃时也不起化学作用,不会像金刚石那样急剧磨损,这时它仍能保持硬质合金的硬度;PCBN刀具适合于切削淬火钢零件和冷硬铸铁,可广泛应用于铸铁的高速切削。
④具有较好的热导性:CBN的热导性虽然赶不上金刚石,但是在各类刀具材料中PCBN的热导性仅次于金刚石,大大高于高速钢和硬质合金。
⑤具有较低的摩擦系数:低的摩擦系数可导致切削时切削力减小,切削温度降低,加工表面质量提高。
立方氮化硼适于用来精加工各种淬火钢、硬铸铁、高温合金、硬质合金、表面喷涂材料等难切削材料。
加工精度可达IT5(孔为IT6),表面粗糙度值可小至Ra1.25。
因此,立方氮化硼车刀不宜用于低速、冲击载荷大的粗加工;同时不适合切削塑性大的材料(如铝合金、铜合金、镍基合金、塑性大的钢等),因为切削这些金属时会产生严重的积屑瘤,而使加工表面恶化。
陶瓷刀具材料种类一般可分为氧化铝基陶瓷、氮化硅基陶瓷、复合氮化硅一氧化铝基陶瓷三大类。
其中以氧化铝基和氮化硅基陶瓷刀具材料应用最为广泛。
①硬度高、耐磨性能好:陶瓷刀具的硬度虽然不及PCD和PCBN高,但大大高于硬质合金和高速钢刀具,达到93-95HRA。
陶瓷刀具可以加工传统刀具难以加工的高硬材料,适合于高速切削和硬切削。
②耐高温、耐热性好:陶瓷刀具在1200℃以上的高温下仍能进行切削。
陶瓷刀具具有很好的高温力学性能,A12O3陶瓷刀具的抗氧化性能特别好,切削刃即使处于赤热状态,也能连续使用。
因此,陶瓷刀具可以实现干切削,从而可省去切削液。
③化学稳定性好:陶瓷刀具不易与金属产生粘接,且耐腐蚀、化学稳定性好,可减小刀具的粘接磨损。
④摩擦系数低:陶瓷刀具与金属的亲合力小,摩擦系数低,可降低切削力和切削温度。
陶瓷是主要用于高速精加工和半精加工的刀具材料之一。
陶瓷刀具适用于切削加工各种铸铁(灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、冷硬铸铁、高合金耐磨铸铁)和钢材(碳素结构钢、合金结构钢、高强度钢、高锰钢、淬火钢等),也可用来切削铜合金、石墨、工程塑料和复合材料。
陶瓷刀具材料性能上存在着抗弯强度低、冲击韧性差问题,不适于在低速、冲击负荷下切削。
对刀具进行涂层处理是提高刀具性能的重要途径之一。
涂层刀具的出现,使刀具切削性能有了重大突破。
涂层刀具是在韧性较好刀体上,涂覆一层或多层耐磨性好的难熔化合物,它将刀具基体与硬质涂层相结合,从而使刀具性能大大提高。
涂层刀具可以提高加工效率、提高加工精度、延长刀具使用寿命、降低加工成本。
新型数控机床所用切削刀具中有80%左右使用涂层刀具。
涂层刀具将是今后数控加工领域中最重要的刀具品种。
根据涂层方法不同,涂层刀具可分为化学气相沉积(CVD)涂层刀具和物理气相沉积(PVD)涂层刀具。
涂层硬质合金刀具一般采用化学气相沉积法,沉积温度在1000℃左右。
涂层高速钢刀具一般采用物理气相沉积法,沉积温度在500℃左右;。
根据涂层刀具基体材料的不同,涂层刀具可分为硬质合金涂层刀具、高速钢涂层刀具、以及在陶瓷和超硬材料(金刚石和立方氮化硼)上的涂层刀具等。
根据涂层材料的性质,涂层刀具又可分为两大类,即“硬”涂层刀具和‘软”涂层刀具。
“硬”涂层刀具追求的主要目标是高的硬度和耐磨性,其主要优点是硬度高、耐磨性能好,典型的是TiC和TiN涂层。
“软”涂层刀具追求的目标是低摩擦系数,也称为自润滑刀具,它与工件材料的摩擦系数很低,只有0.1左右,可减小粘接,减轻摩擦,降低切削力和切削温度。
最近开发了纳米涂层(Nanoeoating)刀具。
这种涂层刀具可采用多种涂层材料的不同组合(如金属/金属、金属/陶瓷、陶瓷/陶瓷等),以满足不同的功能和性能要求。
设计合理的纳米涂层可使刀具材料具有优异的减摩抗磨功能和自润滑性能,适合于高速干切削。
①力学和切削性能好:涂层刀具将基体材料和涂层材料的优良性能结合起来,既保持了基体良好的韧性和较高的强度,又具有涂层的高硬度、高耐磨性和低摩擦系数。
因此,涂层刀具的切削速度比未涂层刀具可提高2倍以上,并允许有较高的进给量。
②通用性强:涂层刀具通用性广,加工范围显著扩大,一种涂层刀具可以代替数种非涂层刀具使用。
③涂层厚度:随涂层厚度的增加刀具寿命也会增加,但当涂层厚度达到饱和,刀具寿命不再明显增加。
涂层太厚时,易引起剥离;涂层太薄时,则耐磨性能差。
④重磨性:涂层刀片重磨性差、涂层设备复杂、工艺要求高、涂层时间长。
⑤涂层材料:不同涂层材料的刀具,切削性能不一样。
如:低速切削时,TiC涂层占有优势;高速切削时,TiN较合适。
涂层刀具在数控加工领域有巨大潜力,将是今后数控加工领域中最重要的刀具品种。
涂层技术已应用于立铣刀、铰刀、钻头、复合孔加工刀具、齿轮滚刀、插齿刀、剃齿刀、成形拉刀及各种机夹可转位刀片,满足高速切削加工各种钢和铸铁、耐热合金和有色金属等材料的需要。
硬质合金刀具,特别是可转位硬质合金刀具,是数控加工刀具的主导产品,20世纪80年代以来,各种整体式和可转位式硬质合金刀具或刀片的品种已经扩展到各种切削刀具领域,其中可转位硬质合金刀具由简单的车刀、面铣刀扩大到各种精密、复杂、成形刀具领域。
按主要化学成分区分,硬质合金可分为碳化钨基硬质合金和碳(氮)化钛(TiC(N))基硬质合金。
碳化钨基硬质合金包括钨钴类(YG)、钨钴钛类(YT)、添加稀有碳化物类(YW)三类,它们各有优缺点,主要成分为碳化钨(WC)、碳化钛(TiC)、碳化钽(TaC)、碳化铌(NbC)等,常用的金属粘接相是Co。
碳(氮)化钛基硬质合金是以TiC为主要成分(有些加入了其他碳化物或氮化物)的硬质合金,常用的金属粘接相是Mo和Ni。
ISO(国际标准化组织)将切削用硬质合金分为三类:。
K类,包括Kl0~K40,相当于我国的YG类(主要成分为WC.Co)。
P类,包括P01~P50,相当于我国的YT类(主要成分为WC.TiC.Co)。
M类,包括M10~M40,相当于我国的YW类(主要成分为WC-TiC-TaC(NbC)-Co)。
各个牌号分别以01~50之间的数字表示从高硬度到最大韧性之间的一系列合金。
①高硬度:硬质合金刀具是由硬度和熔点很高的碳化物(称硬质相)和金属粘结剂(称粘接相)经粉末冶金方法而制成的,其硬度达89~93HRA,远高于高速钢,在5400C时,硬度仍可达82~87HRA,与高速钢常温时硬度(83~86HRA)相同。
硬质合金的硬度值随碳化物的性质、数量、粒度和金属粘接相的含量而变化,一般随粘接金属相含量的增多而降低。
在粘接相含量相同时,YT类合金的硬度高于YG类合金,添加TaC(NbC)的合金具有较高的高温硬度。
②抗弯强度和韧性:常用硬质合金的抗弯强度在900~1500MPa范围内。
当粘接剂含量相同时,YG类(WC-Co)合金的强度高于YT类(WC-TiC-Co)合金,并随着TiC含量的增加,强度降低。
硬质合金是脆性材料,常温下其冲击韧度仅为高速钢的1/30~1/8。
YG类合金主要用于加工铸铁、有色金属和非金属材料。
细晶粒硬质合金(如YG3X、YG6X)在含钴量相同时比中晶粒的硬度和耐磨性要高些,适用于加工一些特殊的硬铸铁、奥氏体不锈钢、耐热合金、钛合金、硬青铜和耐磨的绝缘材料等。
YT类硬质合金的突出优点是硬度高、耐热性好、高温时的硬度和抗压强度比YG类高、抗氧化性能好。
因此,当要求刀具有较高的耐热性及耐磨性时,应选用TiC含量较高的牌号。
YT类合金适合于加工塑性材料如钢材,但不宜加工钛合金、硅铝合金。
YW类合金兼具YG、YT类合金的性能,综合性能好,它既可用于加工钢料,又可用于加工铸铁和有色金属。
这类合金如适当增加钴含量,强度可很高,可用于各种难加工材料的粗加工和断续切削。
高速钢(HighSpeedSteel,简称HSS)是一种加入了较多的W、Mo、Cr、V等合金元素的高合金工具钢。
高速钢刀具在强度、韧性及工艺性等方面具有优良的综合性能,在复杂刀具,尤其是制造孔加工刀具、铣刀、螺纹刀具、拉刀、切齿刀具等一些刃形复杂刀具,高速钢仍占据主要地位。
按用途不同,高速钢可分为通用型高速钢和高性能高速钢。
冷作工具钢和热作工具钢有什么区别?
冷作工具钢通常含碳量较高(1.45%~2.30%),以满足高淬透性和耐磨性的要求。
有时使用中碳钢来提高模具的抗冲击性和韧性。
冷作模具钢中添加Cr(11%~13%)、Mo、W、V等合金元素,主要是为了提高淬透性和耐磨性。
对红硬性、导热性和耐磨性有较多要求,一般对硬度要求较高。
Cr、Mn、Si、Ni、W、Mo、V等合金元素可提高淬透性、抗氧化性、耐磨性和红硬性。
冷作工具钢主要用于制作落料模(落料模、切边模、冲头、剪刀)、冷镦模和冷挤压模、弯曲模和拉深模。
常用的铣刀材料有哪些?
用高压氩气或纯氮气雾化熔融的高速钢钢水,直接得到细小的高速钢粉末,高温下压制致密的钢坯,然后锻轧成钢材或刀具形状。
有效地解决了一般熔炼高速钢在铸锭时要产生的大碳化物共I3H偏析,得到细小均匀的结晶组织,因而有良好的机械性能,强度和韧性分别是炼高速钢的2倍和2.5~3倍;磨加工性好;物理机械性能高度各向同性,淬火变形小;碳化颗粒均匀分布的表面较大,不易从切削刃上剥落,耐磨性提高20%~30%。
适合于制造切削加工材料的刀具、大尺寸刀具(如滚刀、插齿刀)、精密刀具、磨加工量大的复杂刀具,高压动荷下使用的刀具等。
由难熔金属碳化物(如WC、TiC)和金属粘结剂(如Co)经粉末冶金法制成。
因含有大量熔点高、硬度高、化学稳定性好、热稳定性好的金属碳化物,其硬度、耐磨性、热性都很高。
HRA89~93,在8001000(、还能承担切削,耐用度较高速钢高几十倍,当耐用相同时,切削速度可提高4~10倍。
惟抗弯强度较高速钢低,仅为0.9~1.5GPa(90~l50kgf/mm2)、冲击韧性差,切削时不承受大的振动和冲击负荷。
碳化物含量较高时,硬度高,但抗弯强度低;粘结剂含量较高时,抗弯强度高,但硬度低。
硬质合金以其切削性能优良被广泛用作刀具材料(约占so%),如大多数的车刀、端铣以至深孔钻、铰刀、拉刀、齿轮刀具等。
它还可用于加工高速钢刀具不能切削的淬硬钢等硬料。
1.YG(K)类,即WC-Co类硬质合金:由WC和Co组成,牌号有YG6、YG8、YG3YG6X,含Co量分别为6%、8%、3%、6%,硬度为HRA89~91.5,抗弯强度为1.1~1.SG(ll0~l50kgf/mm2)。
有粗晶粒、中晶粒、细晶粒、超细晶粒之分,一般(如YG6、YG8)为中粒,细晶粒(如YG3X、YG6X)在含钴量相同时比中晶粒的硬度、耐磨性要高些,但抗弯强度、韧性则低些。
此类合金韧性、磨削性、导热性较好,较适于加工产生崩碎切屑、有冲击性切削力作用在口附近的脆性材料,如铸铁、有色金属及其合金以及导热系数低的不锈钢和对刃口韧性要求(如端铣)的钢料等。
2.YT(P)类,即WC-TiC-Co类硬质合金:硬质合金除WC外,还含有5%~30%的TiC,号有YT5,YT14、YT15、YT390,TiC的含量分别为5%、14%、15%、30%;相应的钴含量为5%、8%、6%、4%,硬度为HRA89.5~92.5,抗弯强度为0.9~1.4GPa(90~l40kgf/mm2),钴含量提高、Co含量降低,硬度和耐磨性提高,抗弯强度,特别是冲击韧性显著降低。
此类合金有较高的硬度和耐磨性、抗粘结扩散能力和抗氧化能力好;但抗弯强度、磨削性导热系数下降,低温脆性大、韧性差。
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