粉碎機(jī)刀片制作中常用的五類材質(zhì)淺談

　　一、高速鋼

 

　　高速鋼是一種加入了較多的鎢、鉻、釩、相等合金元素的高合金工具鋼，有良好的綜合性能。其強(qiáng)度和韌性是現(xiàn)有圓刀片材料中zui高的。高速鋼的制造工藝簡單，容易刃磨成鋒利的切削刃;鍛造、熱處理變形小，目前在復(fù)雜的刀片，如麻花鉆、絲錐、拉刀、齒輪刀片和成形刀片制造中，仍占有主要地位。

 

　　高速鋼可分為普通高速鋼和高性能高速鋼。

 

　　普通高速鋼，如W18Cr4V廣泛用于制造各種復(fù)雜刀片。其切削速度一般不太高，切削普通鋼料時(shí)為40-60m/min。

 

　　高性能高速鋼，如W12Cr4V4Mo是在普通高速鋼中再增加一些含碳量、含釩量及添加鈷、鋁等元素冶煉而成的。它的耐用度為普通高速鋼的1.5-3倍。

 

　　粉末冶金高速鋼是70年代投入市場的一種高速鋼，其強(qiáng)度與韌性分別提高30%-40%和80%-90%.耐用度可提高2-3倍。目前我國尚處于試驗(yàn)研究階段，生產(chǎn)和使用尚少。

 

　　二、硬質(zhì)合金

 

　　按GB2075—87（參照采用ISO標(biāo)準(zhǔn)）可分為P、M、K三類，P類硬質(zhì)合金主要用于加工長切屑的黑色金屬，用藍(lán)色作標(biāo)志;M類主要用于加工黑色金屬和有色金屬，用黃色作標(biāo)志，又稱通用硬質(zhì)合金，K類主要用于加工短切屑的黑色金屬、有色金屬和非金屬材料，用紅色作標(biāo)志。

 

　　P、M、K（后面的阿拉伯?dāng)?shù)字表示其性能和加工時(shí)承受載荷的情況或加工條件。數(shù)字愈小，硬度愈高，韌性愈差。

 

　　P類相當(dāng)于我國原鎢鈦鈷類，主要成分為WC+TiC+Co，代號為YT。

 

　　K類相當(dāng)于我國原鎢鈷類，主要成分為WC+Co，代號為YG。

 

　　M類相當(dāng)于我國原鎢鈦鉭鈷類通用合金，主要成分為WC+TiC+TaC（NbC）+Co，代號為YW。

 

　　三、涂層刀片簡述

 

　　涂層刀片是近20年出現(xiàn)的一種新型刀片材料，是刀片發(fā)展中的一項(xiàng)重要突破，是解決刀片材料中硬度、耐磨與強(qiáng)度、韌性之間矛盾的一個(gè)有效措施。涂層刀片是在一些韌性較好的硬質(zhì)合金或高速鋼刀片基體上，涂覆一層耐磨性高的難熔化金屬化合物而獲得的。常用的涂層材料有TiC、TiN和Al2O3等。本世紀(jì)70年代初在硬質(zhì)合金基體上涂覆一層碳化鈦（TiC）后，把普通硬質(zhì)合金的切削速度從80m/min提高到180m/min。1976年又出現(xiàn)了碳化鈦—氧化鋁雙涂層硬質(zhì)合金，把切削速度提高到250m/min。1981年又出現(xiàn)了碳化鈦-氧化鋁-氮化鈷三涂層硬質(zhì)合金，使切削速度提高到300m/min。

 

　　在高速鋼基體上剪板機(jī)刀片涂層多為TiN，常用物理氣相沉積法（PVD法）涂覆，一般用于鉆頭、絲錐、銑刀、滾刀等復(fù)雜刀片上，涂層厚度為幾微米，涂層硬度可達(dá)80HRC，相當(dāng)于一般硬質(zhì)合金的硬度，耐用度可提高2—5倍，切削速度可提高20%-40%o

 

　　硬質(zhì)合金的涂層是在韌性較好的硬質(zhì)合金基體上，涂覆一層幾微米至十幾微米厚的高耐磨、難熔化的金屬化合物，一般采用化學(xué)氣相沉積法（CVD法）。我國株洲硬質(zhì)合金廠生產(chǎn)的涂層硬質(zhì)合金的涂層厚度可達(dá)9μm，表面硬度可達(dá)2500-4200HV。

 

　　目前各工業(yè)發(fā)達(dá)國家對涂層刀片的研究和推廣使用方面發(fā)展非常迅速。處于地位的瑞典，在車削上使用涂層硬質(zhì)合金刀片已占到70%-80%，在銑削方面已達(dá)到50%以上。但是涂層刀片不適宜加工高溫合金、鈦合金及非金屬材料，也不適宜粗加工有夾砂、硬皮的鍛鑄件。

 

　　四、金剛石刀片

 

　　金剛石刀片分為天然金剛石和人造金剛石刀片。天然金剛石具有自然界物質(zhì)中zui高的硬度和導(dǎo)熱系數(shù)c但由于價(jià)格昂貴，加工、焊接都非常困難，除少數(shù)特殊用途外 （如手表精密零件、光飾件和首飾雕刻等加工），很少作為切削工具應(yīng)用在工業(yè)中。隨著高技術(shù)和超精密加工日益發(fā)展。例如微型機(jī)械的微型零件，原子核反應(yīng)堆及其它高技術(shù)領(lǐng)域的各種反射鏡、導(dǎo)彈或火箭中的導(dǎo)航陀螺，計(jì)算機(jī)硬盤芯片、加速器電子槍等超精密零件的加工，單晶大然金剛石能滿足上述要求。近年來開發(fā)了多種化學(xué)機(jī)理研磨金剛石刀片的方法和保護(hù)氣氛釬焊金剛石技術(shù).使天然金剛石刀片的制造過程變得比較簡易.因此，在超精密鏡面切削的高技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域.天然金剛石起到了重要作用。

 

　　20世紀(jì)50年代利用高溫高壓技術(shù)人工合成金剛石粉以后，70年代制造出金剛石基的切削刀片即聚晶金剛石（PCD）。PCD晶粒呈無許許序排列狀態(tài).不具方向性，因而硬度均勻。它有很高的硬度和導(dǎo)熱性，低的熱脹系數(shù)。高的彈性模量和較低的摩擦系數(shù)，刀刃非常鋒利。它可加丁各種有色金屬和極耐磨的高性能非金屬材料，如鋁、銅、鎂及其合金、硬質(zhì)合金、纖維增塑材料、金屬基復(fù)合材料、木材復(fù)合材料等。

 

　　三種主要金剛石刀片材料——PCD、CVD厚膜和人工合成單晶金剛石各自的性能特點(diǎn)為：PCD焊接性、機(jī)械磨削性和斷裂韌性zui高，抗磨損性和刃口質(zhì)量居中，抗腐蝕性zui差。CVD厚膜抗腐蝕性，機(jī)械磨削性、刃口質(zhì)量和斷裂韌性和抗磨損性居中，可焊接性差，人工合成單晶金剛石刃口質(zhì)量、抗磨損性和抗腐蝕性，焊接性、機(jī)械磨削性和斷裂韌性zui差。

 

　　金剛石刀片是目前高速切削（2500~5000m/min）鋁合金較理想的刀片材料，但由于碳對鐵的親和作用，特別是在高溫下，金剛石能與鐵發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，因此它不宜于切削鐵及其合金工件。