基于微波燒結(jié)工藝的Ti(C,N)基金屬陶瓷刀具研制及其切削性能研究.pdf

1、本文基于微波燒結(jié)技術(shù)，以研究制備高性能高速切削刀具材料為目標(biāo)，通過設(shè)計(jì)材料成分，優(yōu)化燒結(jié)工藝，研制出綜合力學(xué)性能良好、可用于高速切削加工的金屬陶瓷刀具。系統(tǒng)研究了微波燒結(jié)Ti(C，N)基金屬陶瓷刀具連續(xù)干式切削淬硬鋼的切削性能，并分別同已經(jīng)商業(yè)化的陶瓷刀具SG4及硬質(zhì)合金刀具YT15、YS8進(jìn)行切削性能對(duì)比。
　　試驗(yàn)研究了金屬粘結(jié)相含量和燒結(jié)溫度對(duì)Ti(C,N)-WC-Mo2C-Co-Ni金屬陶瓷刀具材料體系(TWMCN)的影響

2、，結(jié)果表明在1550℃的燒結(jié)溫度和10min的保溫時(shí)間下，當(dāng)金屬Co、Ni總含量達(dá)到15％時(shí)，金屬陶瓷刀具的綜合力學(xué)性能最佳，其相對(duì)密度、維氏硬度和斷裂韌度分別為98.2％、15.49GPa和10MPa·m1/2。
　　試驗(yàn)研究了燒結(jié)溫度和Al2O3添加量對(duì)刀具的影響。通過Al2O3增強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)TWMCN金屬陶瓷刀具材料體系硬度的提升，但過多的Al2O3添加量會(huì)造成材料斷裂韌性下降。對(duì)Ti(C,N)-WC-Mo2C-Co-Ni-A

3、l2O3材料體系而言(TWMCN-A)，當(dāng)Al2O3含量為21％，經(jīng)1550℃的燒結(jié)溫度燒制而成的刀具材料綜合性能最佳，其致密度、維氏硬度和斷裂韌度分別為98.6％、17.78GPa和8.65MPa·m1/2。
　　基于燒結(jié)材料性能比較，優(yōu)選出44Ti(C,N)-10WC-10Mo2C-7.5Co-7.5Ni-21Al2O3作為切削試驗(yàn)用刀具材料，采用正交試驗(yàn)，系統(tǒng)研究新型金屬陶瓷刀具TA加工淬硬鋼的切削性能。連續(xù)干式切削淬硬45

4、#鋼(45±2HRC)時(shí)，金屬陶瓷刀具TA的最佳切削用量為切削速度v=276m/min，切削深度ap=0.3mm，進(jìn)給量f=0.1 mm/r，刀具TA的切削壽命達(dá)40min，加工工件表面粗糙度為1.475μm，均優(yōu)于另外三種刀具。刀具TA的磨損多見于后刀面，主要磨損機(jī)理有磨粒、粘結(jié)磨損兩種，同時(shí)還伴有少量的擴(kuò)散和氧化磨損。
　　連續(xù)干式切削淬硬合金鋼40Cr（50±2HRC）時(shí)，刀具TA的最佳切削用量為切削速度v=120m/min

5、，切削深度ap=0.3mm，進(jìn)給量f=0.1mm/r，此時(shí)刀具的切削壽命達(dá)到68.9min，加工工件表面粗糙度為1.27μm，均優(yōu)于另外三種刀具，但刀具TA在切削過程中發(fā)生了微崩刃，造成磨損后期工件加工質(zhì)量的迅速下降。刀具TA主要在后刀面上發(fā)生了微崩刃，磨粒磨損和粘結(jié)磨損。
　　連續(xù)干式切削淬硬碳素工具鋼T10A（60±2HRC）時(shí)，刀具TA的最佳切削用量為切削速度v=60m/min，切削深度ap=0.1mm，進(jìn)給量f=0.1 m