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超硬刀具材料的发展趋势
编辑:深圳市米克工业有限公司   发布时间:2019-05-10


1.超硬刀具材料的发展为了满足高速切削技术的迅猛发展,以硬质合金为主的各种刀具材料性能已经全面提高,细颗粒、超细颗粒硬质合金的开发及涂层技术在硬质合金刀具上的应用显着地提高了硬质合金材料的强度和韧性,用它制造的整体合金刀具正逐步代替传统的高速钢刀具,使切削速度和加工效率提高了数倍,为高速切削的推广应用打下了重要基础。整体硬质合金还在一些复杂成形刀具中得到了应用,满足了产品加工多样性的需求。目前国内厦门金鹭特种合金有限公司、株洲钻石硬质切削刀具股份有限公司、四平博尔特工艺装备有限公司及陕西航空硬质合金工具公司都能为航空工业提供硬质合金刀具,其产品性能接近世界先进水平。   21世纪硬质合金刀具材料应重点在2方面发展:一是细化晶粒使之达到纳米级微晶等级。硬质合金晶粒尺寸越小,硬质合金的硬度就越高其耐磨性就越好,韧性和刚度也就越高,从而扩大其应用范围;二是应用新技术新工艺开发新型硬质合金提高硬质合金内在性能和质量。   

2.涂层技术的发展    刀具涂层技术在现代切削加工和刀具发展中起着十分重要作用,自问世以来发展非常迅速,尤其是近几年取得了重大进展,化学涂层(CVD)仍然是可转位刀片的主要涂层工艺,相继开发了中温CVD、厚膜三氧化二铝、过渡层等新工艺,在基体材料改善的基础上,使CVD涂层的耐磨性和韧性都得到了提高;而物理涂层(PVD)技术也取得了重大突破,在涂层设备的结构、工艺过程、自动控制等方面都取得了重大进展,开发了适应高速切削、干切削、硬切削的耐热性更好的涂层,通过对涂层结构的创新,开发了纳米、多层结构等大量新型涂层,大幅度提高了涂层硬度和韧性。   3.超硬刀具材料的发展    超硬材料是指金刚石和立方氮化硼(CBN),其硬度比其他刀具材料高出几倍,金刚石是自然界中最硬的物质,CBN的硬度仅次于金刚石。近年来,超硬刀具材料发展迅速。   金刚石刀具材料分为5类:天然金刚石(ND)、人造聚晶金刚石复合片(PCD/CC)、金刚石薄膜涂层刀具(CD)、金刚石厚膜刀具(FCD)和人造聚晶金刚石(PCD)。ND的结晶各向异性,在进行刀磨的使用时必须选择适宜的方向;人造金刚石各向同性,其硬度低于ND,但强度与韧性好于ND。    金刚石刀具能够有效地加工非铁金属材料和非金属材料。如铜、钨等有色金属及其合金,陶瓷、硬质合金,各种纤维和颗粒加强复合材料,塑料、橡胶、石墨、玻璃和木材等,但金刚石忌切钢铁和其他铁族元素。    立方氮化硼(CBN)刀具材料具有极高的硬度和红硬性,是高速精加工或半精加工淬火钢、冷硬铸铁、高温合金的理想刀具材料,由于CBN刀具加工高硬度零件时可以获得良好的加工表面粗糙度,因此采用CBN刀具切削淬火钢可以实现“以切代磨”。   4.高速钢材料的发展    从中国刀具行业深度调研与发展趋势预测报告了解在未来刀具材料发展中仍要提到高速钢材料的发展,尽管高速钢材料在全世界的销售额正逐年减少,但高性能钴高速钢和粉末冶金高速钢的使用量仍在不断增加,这2种高性能高速钢比普通高速钢具有更好的耐磨性、红硬性和使用的可靠性。随着人们对切削加工效率追求的提高和观念的转变,这些高性能高速钢刀具在航空领域被大量采用。如航空难加工材料,自动钻铆机上使用的钻、扩、铰、锪一体高精度复合刀具以及加工飞机零件复杂型面的各类复合刀具。


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