浅析整体硬质合金刀具磨削裂纹的产生及其工艺改进措施.pdf

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1、2013年4月I阿目黄商工艺与设备【文章编号】1673—0038(2013)12—0149—02浅析整体硬质合金刀具磨削裂纹的产生及其工艺改进措施谭永恒张华张建新(中机国际工程设计研究院有限责任公司湖南长沙410000)摘要：硬质合金刀具的特点是热收缩率大、导热性差、脆性大并且硬度相对较高，一般来说利用金刚石砂轮对其进行刀刃的磨削。但是由于金刚石价格昂贵的因素，很多刀具的磨削都只利用普通的砂轮进行磨削。在进行刀刃磨削的过程中，普通的砂轮的磨粒很容易产生钝化，并且产生剧烈的摩擦，使得局部温度过高，出现附加热应力，从而导致裂纹产生，致使刀具的使用性能和寿命受到严重的影响。所以必须采取

2、有效的措施对硬质合金刀具磨削裂纹进行控制和预防。本文主要阐述了整体硬质合金刀具磨削裂纹产生的原因，并提出了相对的工艺改进措施，以提高刀具的性能指标和使用年限。关键词：硬质合金刀具；磨削裂纹；工艺改进措施引言高效率高精度硬质合金刀具是一种以高性能硬质合金材料为基础的精密刀具，是钨材料产业链中技术含量和附加价值最高的产品之一，也是支持先进加工制造技术发展的关键工具。因为硬质合金刀具有比较大的脆性，容易发生裂纹现象，所以必须在刀刃磨削的过程中注意控制温度，并且选择合适的砂轮以及合理的磨削技术，防止裂纹的产生，延长刀具的使用性能和使用年限。l硬质合金刀具磨削裂纹产生的原因1．1硬质合金自

3、身原因每一种品牌的硬质合金有着不同的特性，因而其产生裂纹的概率以及开裂的程度也不同，如YNl0、YTl5以及YTl4等硬质合金一般来说不容易开裂，但是YT30、YG3以及YG3X等硬质合金就很容易产生裂纹。在相同品种的硬质合金刀具中，相对来说又大又薄的刀具比较容易开裂，在刀刃磨削过程中必须注意。此外，如果刀具材料导热系数越低，会使磨削产生的热量不能及时传出，温度升高很快，也会导致硬质合金刀具开裂。1．2温度原因由于硬质合金本身具有很高的硬度，所以使用普通砂轮进行硬质合金刀具磨刃时很容易产生钝化，如果砂轮自身的锐利较差，被磨钝的磨粒无法及时的进行脱落，砂轮就会失去自身的切削能力，那

4、么对硬质合金刀具就很难进行有效的磨削，刀具磨削表面和砂轮之间的摩擦会加剧，其热量会不断上升，而硬质合金热导率较低，无法将磨削区域的热量及时传出，因而使得硬质合金磨削表面的瞬时温度会达到很高，在温度的快速增长下将导致热变形的产生。此外，又因为硬质合金的抗弯强度比较低，有很大的刚性模量，在正常温度F根本没有塑性，无法通过自身的塑性变形来消除热应力，因而在磨削热的作用下，将使得硬质合金刀具的磨削表面产生局部热应力值高于硬质合金自身的强度极限，从而导致裂纹的产生。1．3砂轮原因整体硬质合金刀具磨刃过程中，砂轮的线速度和径向进给量越大，砂轮硬度越高、粒度越细、磨损得越厉害，都使磨削温度升高

5、得很快，则越容易使硬质合金刀具产生磨削裂纹及磨削烧伤。此外，砂轮修整不合格，工作表面产生较大的跳动，或者在进行刃磨时振动过于猛烈，那么硬质合金刀具就很容易产生崩刃等缺陷。1．4磨削用量采用砂轮对整体硬质合金刀具进行刃磨时，其磨削用量应根据生产率、刀具粗糙度、磨削方式、砂轮特性而定。选择合理的磨削用量进行刃磨能有效防止硬质合金刀具裂纹的产生。金刚石砂轮虽然磨削力强，耐磨性好，但采用过大的磨削深度会造成砂轮过多损耗，刀具发生烧伤，导致开裂。通常来说，如果磨削用量过小，则磨削速度慢，效率低；如果磨削的深度过大，则易使硬质合金刀具产生裂纹，如果磨削深度大且磨削速度过小，那么硬质合金刀具发

6、生裂纹的机会就会更大。1．5其它原因裂纹产生的原因除上述几个主要因素外，还包括硬质合金刀具本身的质量问题、不合理的刀具结构、刀具在焊接中形成的内应力、刀具在操作中产生碰撞、磨削时机床振动大等，这些都会造成裂纹的产生。2防止磨削裂纹产生的工艺改进措施2．1采用晶须增韧补强技术如果硬质合金刀具材料的断裂韧性欠佳，在一些对刀具韧性要求相对较高的加工场合很难进行运用。使用晶须增韧补强技术可以对这个问题进行有效的解决。在硬质合金刀具材料中加入晶须能对裂纹扩展的能量进行吸收，吸收能量的大小决定于晶须与基体的结合状态。晶须增韧补强技术能全面提高整体硬质合金刀具材料的硬度、韧性等综合性能。2．1

7、．1晶须的选用及添加方式·149·工艺与设备■村目蒜商2013年4月SiC、TiC、TiB：、A120，、MgO、氮化硼、莫来石等是目前常用的晶须材料。由于SiC自身具有良好的抗热震性，且纤维状(针状)SiC粉末体较易获得，因而成为研究中的重点。SiC晶须主要有两种添加方式：①合成晶须方式，就是将粉末基体与烧结助剂、炭黑以及SiO，进行混合，在规定的温度以及压力下形成SiCw，最后经过制造形成晶须增韧制品。②外加晶须方式，也就是将和适量的SiC粉末加入以氧化物、氮化物等为基体的粉