硬質(zhì)合金刀具材料選用的綜合考慮因素
硬質(zhì)合金刀具材料選用的綜合考慮因素
硬質(zhì)合金刀具是使用較為廣泛的一類高速加工刀具材料，此類材料是通過(guò)粉末冶金工藝生產(chǎn)的，由硬質(zhì)碳化物（通常為碳化鎢WC）顆粒和質(zhì)地較軟的金屬結(jié)合劑組成。目前，有數(shù)百種不同成分的WC基硬質(zhì)合金，它們中大部分都采用鈷（Co）作為結(jié)合劑，鎳（Ni）和鉻（Cr）也是常用的結(jié)合劑元素，另外還可以添加其他一些合金元素。
硬質(zhì)合金刀具在兼具硬度和韌性方面具有獨(dú)到優(yōu)勢(shì)。碳化鎢（WC）本身具有很高的硬度（超過(guò)剛玉或氧化鋁），而且在工作溫度升高時(shí)其硬度也很少下降。但是，它缺乏足夠的韌性，而這對(duì)于切削刀具是必不可少的性能。為了利用碳化鎢的高硬度，并改善其韌性，人們利用金屬結(jié)合劑將碳化鎢結(jié)合在一起，從而使這種材料既具有遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)高速鋼的硬度，同時(shí)又能夠承受在大多數(shù)切削加工中的切削力。此外，它還能承受高速加工所產(chǎn)生的切削高溫。
如今，幾乎所有的刀具和刀片都采用了涂層，因此，基體材料的作用似乎顯得不太重要了。但實(shí)際上，正是硬質(zhì)合金刀具材料的高彈性系數(shù)（衡量剛度的指標(biāo)，室溫彈性系數(shù)約為高速鋼的三倍）為涂層提供了不變形的基底。硬質(zhì)合金基體還能提供所需要的韌性。這些性能都是硬質(zhì)合金刀具材料的基本特性，但也可以在生產(chǎn)硬質(zhì)合金粉體時(shí)，通過(guò)調(diào)整材料成分和微觀結(jié)構(gòu)而定制材料性能。
硬質(zhì)合金刀具在切削加工中起關(guān)鍵作用，是裝備制造業(yè)的重要組成部分，決定著制造業(yè)中零件的加工效率、精度、質(zhì)量和成本。我國(guó)的刀具制造業(yè)現(xiàn)在正由傳統(tǒng)的粗放規(guī)模生產(chǎn)向現(xiàn)代的技術(shù)精密型發(fā)展，高端刀具是以鎢鋼刀具，硬質(zhì)合金刀具等為發(fā)展主流。
為了便于制造，硬質(zhì)合金刀具材料應(yīng)有良好的工藝性，如鑄造、熱處理及磨削加工機(jī)能。當(dāng)然在制造和選用時(shí)應(yīng)綜合考慮經(jīng)濟(jì)性。當(dāng)前超硬材料及涂層刀具材料用度都較貴，但其使用壽命很長(zhǎng)，在成批大量出產(chǎn)中，分?jǐn)偟矫總€(gè)零件中的用度反而有所降低。因此硬質(zhì)合金刀具在選用時(shí)一定要綜合考慮：
1.先，要有良好的力學(xué)性能。一般說(shuō)來(lái)，硬質(zhì)合金刀具材料的硬度越高，耐磨性也越好。此外，硬質(zhì)合金刀具切削部分要承受很大的切削力和沖擊力。因此，硬質(zhì)合金刀具材料必須要有足夠的強(qiáng)度和韌性。
2.其次，要有良好的耐熱性和導(dǎo)熱性。硬質(zhì)合金刀具材料的導(dǎo)熱性越好，切削時(shí)產(chǎn)生的熱量越容易傳導(dǎo)出去，從而降低切削部分的溫度，減輕刀具磨損。
3.當(dāng)然要從經(jīng)濟(jì)的角度考慮。硬質(zhì)合金在滿足加工要求的前提下應(yīng)考慮刀具選擇的經(jīng)濟(jì)性，對(duì)于硬質(zhì)合金刀具來(lái)講，一般情況下國(guó)產(chǎn)刀具價(jià)格低于進(jìn)口刀具。