超硬材料与先进切削技术:从硬质合金到新一代工具的演进与应用
信息导读:
早在1926年,德国研究人员首次成功研制出硬质合金,并随后硬质合金工具逐步演进为具有镀附硬质合金的创新型工具,成为过去80多年来不可或缺的重要切削工具之一。此外,PCD和PCBN等工具也在切削领域中扮演着重要的角色。
近年来,专家和学者们聚焦于两种新颖的超硬材料技术。用于铸铁高速加工的新型PCBN等级、钻削CFRP用的金刚石镀附硬质合金和硬质合金直接铣削用的BL-PCD端面铣削。这些创新的技术和工具为切削加工提供了新的可能性,引领着材料加工领域的不断发展。
01铸铁高速铣削用CBN
PCBN烧结体有两种类型:一种是将CBN颗粒粘结在结合剂上;另一种是利用少量粘结剂材料将CBN颗粒粘结在一起。前者耐磨性好,用与硬化钢切割加工;否则CBN含量高,导热性能好,用于铸铁加工、耐热合金和PM部件。
02CFRP加工用金刚石镀附工具
适宜地将基体和增强材料结合起来从而形成可控性机械特征是复合材料的一个特色。碳纤维增强塑料(CFRP)由于其优越的抗拉强度、比湿度、抗腐蚀性而广泛应用在工业机械如汽车、直升机、医疗器械和铁路车辆等领域。此外,CFRP材料在航天领域是一种基础的结构材料,可以减轻飞机机身重量从而提高燃料效率,节省维护成本。
03硬质合金的直接铣削
在模具制备工艺中,为提高模具的精确度,通常采用镀附硬质合金端面铣削来进行直接铣削。随着制造商对模具硬质要求的提高,出现了聚晶金刚石(PCD)刀具、金刚石镀附硬质合金刀具和单晶金刚石(SCD)刀具,都可以用于硬质材料的直接铣削。
对于硬质合金模具的直接铣削,传统PCD刀具的硬度不足以满足其要求;SCD的强度也不够,PCD和金刚石镀附工具的锋利度也不够。因此,无粘结剂纳米聚晶金刚石(BL-PCD)便应运而生。BL-PCD的硬度比PCD和SCD高、锋利度要比PCD和金刚石镀附都要好;适宜硬质合金模具的直接铣削,特别是精加工。
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