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石墨高速加工用硬質合金刀具的磨損和破損機理

作者:    瀏覽次數:    發布日期:2018.03.28

石墨晶體具有微觀高硬度和高磨蝕性,因此石墨表麵晶體在切削載荷下對刀具表麵的作用類似於硬質磨料,對刀具表麵產生嚴重的磨粒磨損。此外,高速銑削時石墨切屑形成後沿前刀麵流出時非常容易堆積並粘附在刀具表麵上形成石墨轉移膜,因此石墨對刀具不僅具有磨蝕作用,石墨轉移膜的形成也對刀具表麵具有潤滑作用。由於石墨具有潤滑性,使石墨對硬質合金刀具的磨粒磨損與普通硬質磨粒產生的磨料磨損並不相同。目前,國外已有學者在非塗層和塗層粗晶粒硬質合金刀具高速加工石墨材料的刀具磨損特性方麵進行了一些相關研究。在非塗層硬質合金刀具方麵,在采用牌號為K10的硬質合金刀具高速車削石墨結構的燒結炭過程中發現,刀具後刀麵磨損較小,前刀麵月牙窪磨損相對較大;研究了牌號為K10和粒度13“m的硬質合金刀片在高速銑削石墨電極時的刀具磨損特性,認為刀具磨損是以下因素綜合作用的結果:

(1)Co相的磨粒磨損和化學磨損、及其導致WC/Co界麵破碎;(2)重複循環應力導致WC/Co結構缺陷;(3)結構破壞前的微破碎。在塗層硬質合金刀具方麵,認為後刀麵磨損是石墨高速銑削過程中刀具的主要磨損形式,因此TiN塗層並不能對刀具的使用壽命有任何的改善作用;根據國際標準Norm ISO 8688.2將TiAIN塗層硬質合金銑刀(直徑郝mm)的後刀麵磨損歸納為“後刀麵均勻失效現象”。采用微銑刀進行銑削已成為了加工深槽、窄縫和微細孔等難加工結構的主要加工方式。進行鋁、低碳鋼和石墨加工的微銑刀失效機理研究時指出,與傳統大直徑銑刀銑削加工相比較,微銑削的切削力特征雖然相似,但刀具的磨損機理卻並不完全相同,刀具壽命不可預測和刀具的早期失效是微銑削加工中存在的主要問題,微銑刀刀具失效通常是由切屑粘附、疲勞和因磨損導致的應力過大等因素所導致。