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    氮化硼刀具

    氮化硼刀具

          立方氮化硼(CBN)是氮化硼的致密相,聚晶立方氮化硼(PCBN)则是由CBN微粉与少量粘结相(Co,Ni或TiC、TiN、Al2O3)在高温高压下烧结而成。PCBN组织中各微小晶粒呈无序排列状态,因此PCBN硬度均匀,无方向性,具有一致的耐磨性和抗冲击性,并有很高的硬度和耐热性(1300~1500℃)、优良的化学稳定性和导热性以及低摩擦系数,而且PCBN与Fe族元素亲和性很低,因此它是高速切削黑色金属较理想的刀具材料。 PCBN的CBN含量、晶粒尺寸、粘结相等均会影响其性能:CBN含量越高,PCBN的硬度和导热性也越高;CBN晶粒尺寸越大,其抗破损性越弱,刀刃锋利性越差;采用金属材料Co、Ni作为粘结相时,PCBN有较好的韧性和导电性,采用陶瓷材料作为粘结相时则具有较好的热稳定性。

          PCBN 刀具高速切削铸铁时主要发生化学磨损,导致前刀面出现月牙洼磨损。试验证明,通过改变CBN含量和刀具几何参数,以降低切削温度和减小刀—屑接触长度(时间),可减小化学磨损速率,避免前刀面月牙洼磨损,一般认为,CBN刀具的磨损是由于切削过程中的高温、高压、切屑与前刀面间的摩擦以及工件材料中有关化学元素与之发生粘结、亲和而引起的,即其磨损机制主要包括:

          ①氧化磨损和相变磨损    CBN刀具高速切削时的平均切削温度可达1000~1200℃,在此高温下,即使在常压和空气气氛中也足以使CBN刀具刀尖区产生氧化、放氮甚至相变。而CBN刀具一经氧化和相变即会丧失其切削能力。

          ②粘结磨损    在一定压力和高温条件下,刀尖与被加工材料接触区随着切屑不断流出,双方均不断裸露出新的表面。尽管CBN对Fe族元素有较高化学惰性,但对其它元素并非如此,当条件适合时,会使CBN活性增加、惰性降低,随着与合金元素的亲和倾向不断增加,将导致出现粘结磨损。这种磨损一般表现为微粒脱落,当刀尖区温度高达 1200℃左右时,局部CBN颗粒将呈现“半熔化”状态,从而使粘结磨损大大加剧。

          ③摩擦磨损    工件与刀具之间的高速相对运动会使CBN刀具发生摩擦磨损。④颗粒剥落与微崩刃。由于CBN刀具是由无数细小的CBN颗粒构成,颗粒之间呈晶界间的精细裂纹连接,且存在不均匀的内应力,因此当高温切屑流摩擦刮研CBN刀尖时,会因工件材料硬度不均或存在硬质点所产生的微冲击而造成CBN颗粒脱落或产生微崩刃。

          造成CBN刀具磨损的上述多种因素并非只是独立存在、单独作用,而是相互影响、共同加剧,如氧化磨损和相变磨损必然伴随着粘结磨损,并出现摩擦磨损、剥落磨损和微崩磨损。

    氮化硼刀具 2017-9-16 本文被阅读 4919 次
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      立方氮化硼(CBN)是氮化硼的致密相,聚晶立方氮化硼(PCBN)则是由CBN微粉与少量粘结相(Co,Ni或TiC、TiN、Al2O3)在高温高压下烧结而成。PCBN组织中各微小晶粒呈无序排列状态,因此PCBN硬度均匀,无方向性,具有一致的耐磨性和抗冲击性,并有很高的硬度和耐热性(1300~1500℃)、优良的化学稳定性和导热性以及低摩擦系数,而且PCBN与Fe族元素亲和性很低,因此它是高速切削黑色金属较理想的刀具材料。 PCBN的CBN含量、晶粒尺寸、粘结相等均会影响其性能:CBN含量越高,PCBN的硬度和导热性也越高;CBN晶粒尺寸越大,其抗破损性越弱,刀刃锋利性越差;采用金属材料Co、Ni作为粘结相时,PCBN有较好的韧性和导电性,采用陶瓷材料作为粘结相时则具有较好的热稳定性。

      PCBN 刀具高速切削铸铁时主要发生化学磨损,导致前刀面出现月牙洼磨损。试验证明,通过改变CBN含量和刀具几何参数,以降低切削温度和减小刀—屑接触长度(时间),可减小化学磨损速率,避免前刀面月牙洼磨损,一般认为,CBN刀具的磨损是由于切削过程中的高温、高压、切屑与前刀面间的摩擦以及工件材料中有关化学元素与之发生粘结、亲和而引起的,即其磨损机制主要包括:

      ①氧化磨损和相变磨损    CBN刀具高速切削时的平均切削温度可达1000~1200℃,在此高温下,即使在常压和空气气氛中也足以使CBN刀具刀尖区产生氧化、放氮甚至相变。而CBN刀具一经氧化和相变即会丧失其切削能力。

      ②粘结磨损    在一定压力和高温条件下,刀尖与被加工材料接触区随着切屑不断流出,双方均不断裸露出新的表面。尽管CBN对Fe族元素有较高化学惰性,但对其它元素并非如此,当条件适合时,会使CBN活性增加、惰性降低,随着与合金元素的亲和倾向不断增加,将导致出现粘结磨损。这种磨损一般表现为微粒脱落,当刀尖区温度高达 1200℃左右时,局部CBN颗粒将呈现“半熔化”状态,从而使粘结磨损大大加剧。

      ③摩擦磨损    工件与刀具之间的高速相对运动会使CBN刀具发生摩擦磨损。④颗粒剥落与微崩刃。由于CBN刀具是由无数细小的CBN颗粒构成,颗粒之间呈晶界间的精细裂纹连接,且存在不均匀的内应力,因此当高温切屑流摩擦刮研CBN刀尖时,会因工件材料硬度不均或存在硬质点所产生的微冲击而造成CBN颗粒脱落或产生微崩刃。

      造成CBN刀具磨损的上述多种因素并非只是独立存在、单独作用,而是相互影响、共同加剧,如氧化磨损和相变磨损必然伴随着粘结磨损,并出现摩擦磨损、剥落磨损和微崩磨损。

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