石墨高速加工用硬質(zhì)合金刀具的磨損和破損機(jī)理
石墨晶體具有微觀高硬度和高磨蝕性,因此石墨表面晶體在切削載荷下對刀具表面的作用類似于硬質(zhì)磨料,對刀具表面產(chǎn)生嚴(yán)重的磨粒磨損。此外,高速銑削時(shí)石墨切屑形成后沿前刀面流出時(shí)非常容易堆積并粘附在刀具表面上形成石墨轉(zhuǎn)移膜,因此石墨對刀具不僅具有磨蝕作用,石墨轉(zhuǎn)移膜的形成也對刀具表面具有潤滑作用。由于石墨具有潤滑性,使石墨對硬質(zhì)合金刀具的磨粒磨損與普通硬質(zhì)磨粒產(chǎn)生的磨料磨損并不相同。目前,國外已有學(xué)者在非涂層和涂層粗晶粒硬質(zhì)合金刀具高速加工石墨材料的刀具磨損特性方面進(jìn)行了一些相關(guān)研究。在非涂層硬質(zhì)合金刀具方面,在采用牌號為K10的硬質(zhì)合金刀具高速車削石墨結(jié)構(gòu)的燒結(jié)炭過程中發(fā)現(xiàn),刀具后刀面磨損較小,前刀面月牙洼磨損相對較大;研究了牌號為K10和粒度13“m的硬質(zhì)合金刀片在高速銑削石墨電極時(shí)的刀具磨損特性,認(rèn)為刀具磨損是以下因素綜合作用的結(jié)果:
(1)Co相的磨粒磨損和化學(xué)磨損、及其導(dǎo)致WC/Co界面破碎;(2)重復(fù)循環(huán)應(yīng)力導(dǎo)致WC/Co結(jié)構(gòu)缺陷;(3)結(jié)構(gòu)破壞前的微破碎。在涂層硬質(zhì)合金刀具方面,認(rèn)為后刀面磨損是石墨高速銑削過程中刀具的主要磨損形式,因此TiN涂層并不能對刀具的使用壽命有任何的改善作用;根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)Norm ISO 8688.2將TiAIN涂層硬質(zhì)合金銑刀(直徑郝mm)的后刀面磨損歸納為“后刀面均勻失效現(xiàn)象”。采用微銑刀進(jìn)行銑削已成為了加工深槽、窄縫和微細(xì)孔等難加工結(jié)構(gòu)的主要加工方式。進(jìn)行鋁、低碳鋼和石墨加工的微銑刀失效機(jī)理研究時(shí)指出,與傳統(tǒng)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(jī)理卻并不完全相同,刀具壽命不可預(yù)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(dǎo)致的應(yīng)力過大等因素所導(dǎo)致。
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