常用刀具材料及其特性

2021-03-04 09:44:39 字數 4575 閱讀 2963

優點:碳素工具鋼生產成本較低,原材料**方便;易於冷、熱加工,在熱處理後可獲得相當高的硬度;在工作受熱不高的情況下,耐磨性也較好。

缺點:淬透性差,需要用水、鹽水或鹼水淬火,畸變和開裂傾向性大,耐磨性和熱強度都很低。

常用牌號:t7、t8、t8mn、t10、t11、t12。

應用:碳含量較低的t7鋼具有良好的韌性,但耐磨性不高,適於製作切削軟材料的刃具和承受衝擊負荷的工具,如木工工具、鐮刀、鑿子、錘子等。t8鋼具有較好的韌性和較高的硬度,適於製作衝頭、剪刀,也可製作木工工具。

錳含量較高的t8mn鋼淬透性較好,適於製作斷口較大的木工工具、煤礦用鑿、石工鑿和要求變形小的手鋸條、橫紋銼刀。t10鋼耐磨性較好,應用範圍較廣,適於製作切削條件較差、耐磨性要求較高的金屬切削工具,以及冷沖模具和測量工具,如車刀、刨刀、銑刀、搓絲板、拉絲模、刻紋鑿子、卡尺和塞規等。t12鋼硬度高、耐磨性好,但是韌性低,可以用於製作不受衝擊的,要求硬度高、耐磨性好的切削工具和測量工具,如刮刀、鑽頭、鉸刀、擴孔鑽、絲錐、板牙和千分尺等。

t13鋼是碳素工具鋼中碳含量最高的鋼種,其硬度極高,但韌性低,不能承受衝擊載荷,只適於製作切削高硬度材料的刃具和加工堅硬岩石的工具,如銼刀、刻刀、拉絲模具、雕刻工具等。

優點:避免了熔煉法生產所造成的碳化物偏析而引起機械效能降低和熱處理變形。高速鋼強度、韌性均好,刃磨後切削刃鋒利,質量穩定強度較好,可磨性好,可用普通鋼玉砂輪磨削。

缺點:**高,耐熱性中等,熱塑性差。

主要種類:高速鋼是一種複雜的鋼種,含碳量一般在0.70~1.

65%之間。含合金元素量較多,總量可達10~25%。按所含合金元素不同可分為:

①鎢系高速鋼(含鎢 9~18%);②鎢鉬系高速鋼(含鎢5~12%,含鉬2~6%);③高鉬系高速鋼(含鎢0~2%,含鉬5~10%);④釩高速鋼,按含釩量的不同又分一般含釩量(含釩 1~2%)和高含釩量(含釩2.5~5%)的高速鋼;⑤鈷高速鋼(含鈷 5~10%)。按用途不同高速鋼又可分為通用型和特殊用途兩種。

①通用型高速鋼:主要用於製造切削硬度hb≤300的金屬材料的切削刀具 (如鑽頭、絲錐、鋸條)和精密刀具(如滾刀、插齒刀、拉刀),常用的鋼號有w18cr4v、w6mo5cr4v2等。②特殊用途高速鋼:

包括鈷高速鋼和超硬型高速鋼(硬度hrc68~70),主要用於製造切削難加工金屬(如高溫合金、鈦合金和高強鋼等)的刀具,常用的鋼號有w12cr4v5co5、w2mo9cr4vco8等。

主要用途:通用性強,廣泛用於製造鑽頭、鉸刀、絲錐、銑刀、齒輪刀具及拉刀等。

常用牌號:w18cr4v、w6mo5cr4v2、w12cr4v5co5、w2mo9cr4vco8

優點:硬質合金具有硬度高、耐磨、強度和韌性較好、耐熱、耐腐蝕等一系列優良效能,特別是它的高硬度和耐磨性,即使在500℃的溫度下也基本保持不變,在1000℃時仍有很高的硬度。硬質合金具有很高的硬度、強度、耐磨性和耐腐蝕性,被譽為「工業牙齒」,用於製造切削工具、刀具、鈷具和耐磨零部件,廣泛應用於軍工、航天航空、機械加工、冶金、石油鑽井、礦山工具、電子通訊、建築等領域,伴隨下游產業的發展,硬質合金市場需求不斷加大。

並且未來高新技術**裝備製造、尖端科學技術的進步以及核能源的快速發展,將大力提高對高技術含量和高質量穩定性的硬質合金產品的需求。

缺點:抗彎強度低,衝擊韌性差,脆性大,承受衝擊和抗振能力低。

按加工方式劃分類:車刀、鑽頭、鏜刀、鉸刀、拉刀、銑刀、螺紋刀具、切齒刀具、數控刀具。

硬質合金常用牌號:1、 yg3x/ k01/ 1420;92.5/適於鑄鐵、有色金屬及合金、淬火鋼合金鋼小切削斷面高速精加工。

2、 yg6/ k20 /1900;90.5/適於鑄鐵、有色金屬及合金、非金屬材料中等到切削速度下半精加工和精加工。 3、 yg6x /k15/ 1800;92.

0/ 適於冷硬鑄鐵、球墨鑄鐵、灰鑄鐵、耐熱合金鋼的中小切削斷面高速精加工、半精加工。 4、 yg6a/ k10/ 1800;92.0 /適於冷硬鑄鐵、球墨鑄鐵、灰鑄鐵、耐熱合金的中小切削斷面高速精加工。

5、 yg8/ k30/ 2200;90.0/ 適於鑄鐵、有色金屬及合金、非金屬材料低速粗加工。 6、 yg8n/ k30/ 2100;90.

5/適於鑄鐵、白口鑄鐵、球墨鑄鐵以及鉻鎳不鏽鋼等合金材料的高速切削。 7、 yg15/ k40/ 2500;87.0 /適於鑲製油井、煤炭開採鑽頭、地質勘探鑽頭。

8、 yg4c/ 1600;89.5/ 適於鑲製油井、煤炭開採鑽頭、地質勘探鑽頭。 9、 yg8c/ 1800;88.

5/適於鑲製油井、礦山開採鑽頭一字、十字鑽頭、牙輪鑽齒、潛孔鑽齒。 10、 yg11c/ 2200;87.0 /適於鑲製油井、礦山開採鑽頭一字、十字鑽頭、牙輪鑽齒、潛孔鑽齒。

應用:硬質合金還可用來製作鑿岩工具、採掘工具、鑽探工具、測量量具、耐磨零件、金屬磨具、汽缸襯裡、精密軸承、噴嘴、五金模具(如拉絲模具、螺栓模具、螺母模具、以及各種緊韌體模具,硬質合金的優良效能逐步替代了以前的鋼鐵模具)。

優點:對於刀具而言,這種塗層可以使刀具耐磨性提高,因此它們的使用壽命或切削效能提高。摩擦係數下降,這意味著切屑可以更好地排出。

此外,還具有隔離效應,因為硬塗層可以防止在刀具和被加工材料之間發生化學反應,例如硬金屬的鈷浸析等。可以大大提高切削引數,從而提高生產率和生產中所用設施的利用率。

缺點:這種塗層成本確實比較高。對具有混合製造-即既有帶塗層的刀具,也有不帶塗層的刀具-的工廠而言,他們需要採用不同的工具機設定,這一點可以看成是一種缺點。

工具機操作員需要較高的靈活性。對於相對較高約達400℃的塗層溫度,某些基質不適合採用這種塗敷處理。很自然,達到這種溫度就發生結構變相的鋼是不能用標準硬塗層方式進行處理的。

它們可以通過一種特殊的低溫過程進行塗層處理200℃。此外,基質必須能夠導電。純陶瓷是不合適的-儘管也存在對

這種材料進行塗層處理的可選方式。在給軟材料諸如鋁進行塗層處理時,必須採用特殊方法和塗層。

種類:塗層高速鋼刀具、塗層硬質合金刀具、在陶瓷以及超硬材料刀片上的塗層刀具。

牌號:pv3010、tt5080、tt8020、tt9080、tt1300、tt7310。

應用:在韌性較好的刀具(刀片)基體上進行表面塗層,塗覆具有高硬度、高耐磨性、耐高溫材料的薄層(如 tin、tic等),使刀具(刀片)具有全面、良好的綜合性能。未塗層高速鋼的硬度僅為62~68hrc(760~960hv),硬質合金的硬度僅為 89~93.

5hra(1300~1850hv);而塗層後的表面硬度可達2000~3000hv以上。

優點:1、耐磨性好,可加工傳統刀具難以加工或根本不能加工的高硬材料,因而可免除退火加工所消耗的電力;並因此也可提高工件的硬度,延長機器裝置的使用壽命;

2、不僅能對高硬度材料進行粗、精加工,也可進行銑削、刨削、斷續切削和毛坯拔荒粗車等衝擊力很大的加工;

3、陶瓷刀片切削時與金屬摩擦力小,切削不易粘接在刀片上.不易產生積屑瘤.加上可以進行高速切削。所以在條件相同時,工件表而粗糙度比較低。

4、刀具耐用度比傳統刀具高幾倍甚至幾十倍,減少了加工中的換刀次數,保證被加工工件的小錐度和高精度;

5、耐高溫,紅硬性好。可在1 200℃下連續切削.所以陶瓷刀具的切削速度可以比硬質合金高很多。

可進行高速切削或實現「以車、銑代磨」,切削效率比傳統刀具高3-10倍,達到節約工時、電力、工具機數30-70%或更高的效果;

6、氮化矽陶瓷刀具主要原料是自然界很豐富的氮和矽,用它代替硬質合金,可節約大量w、co、ta和nb等重要的金屬。

缺點:比較脆,韌度低。

種類:氧化鋁(al2o3)基陶瓷純氧化鋁陶瓷、氧化鋁—碳化物系復合陶瓷、al2o3-sic晶須增韌陶瓷、al2o3/(w,ti)c梯度功能陶瓷、氮化矽(si3n4)基陶瓷。

牌號:sg5、sg4、lt35、lt55 。

優點:金剛石刀具具有極高的硬度和耐磨性、低摩擦係數、高彈性模量、高熱導、低熱膨脹係數,以及與非鐵金屬親和力小。

缺點:可加工性差,磨削比小。遇熱易氧化,石墨化,與鐵元素親和力大,不宜加工切削鋼鐵。

種類:天然金剛石、人造聚晶金剛石、人造聚晶金剛石復合片化學氣相沉積塗層金剛石刀具、沉積厚度達100µm的無襯底純金剛石厚膜、在刀具基體表面直接上沉積厚度小於30µm的金剛石薄膜塗層。

應用:主要用於車削加工各種有色金屬如鋁、銅、鎂及其合金、硬質合金和耐磨性極強的纖維增塑材料、金屬基複合材料、木材等非金屬材料。切削加工時切削速度、進給速度和切削深度加工條件取決於工件材料以及硬度。

人造聚晶金剛石復合片(pdc)效能和應用接近pcd刀具,主要用在有色金屬、硬質合金、陶瓷、非金屬材料(塑料、硬質橡膠、碳棒、木材、水泥製品等)、複合材料等切削加工,逐漸替代硬質合金刀具。金剛石塗層刀具可以應用於高速加工,原因是除了金剛石塗層刀具具有優良的機械效能外,金剛石塗層工藝能夠製備任意複雜形狀銑刀,用於高速加工如鋁鈦合金航空材料和難加工非金屬材料如石墨電極等。

優點:它具有很高的硬度、熱穩定性和化學惰性,其熱穩定性遠高於金鋼石,對鐵系金屬元素有較大的化學穩定性。

缺點:單晶立方氮化硼晶粒尺度小,存在容易劈裂的解理面,極容易發生解理破損。

種類:整體聚晶立方氮化硼(pcbn)刀具、聚晶立方氮化硼和硬質合金的復合刀片(pcbn/cc)和電鍍立方氮化硼刀具。其中,前兩類刀具使用最多。

牌號:bn-s20和bn-s200牌號為整體聚晶立方氮化硼刀片,bn-h10,bn-h11,bn-h20,bn-h21為焊接cbn刀片結構。

應用:立方氮化硼刀片主要應用於灰鑄鐵,耐磨鑄鐵,各種高硬度材料(如冷熱作工具鋼、高速鋼、軸承鋼、粉末冶金鋼、粉末冶煉金屬、馬氏體不鏽鋼、高強度鋼、高錳鋼、白口鑄鐵、奧氏體鐵等)的切削加工。

常用刀具材料及選用

在切削過程中,刀具擔負著切除工件上多餘金屬以形成已加工表面的任務。刀具的切削效能好壞,取決於刀具切削部分的材料 幾何引數以及結構的合理性等。刀具材料對刀具壽命 加工生產效率 加工質量以及加工成本都有很大影響,因此必須合理選擇。一 刀具材料應具備的效能刀具在切削時要承受高溫 高壓 強烈的摩擦 衝擊和振...

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