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硬質(zhì)合金刀片的主要成分是不同配比的碳化鎢和鈷，原材料一開始的形態(tài)是粉末。在重約560kg的容器里盛裝著配好的原料，它們將被用于生產(chǎn)不同的粉末。在車間里，將干燥的原料與乙醇和水配成的溶劑混合形成一種粘稠度類似酸奶的灰色漿狀物。待漿狀物干燥后，將樣品送往實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)。這些粉末由很多直徑為20-200μm的顆粒組成，非常微小(一根頭發(fā)的直徑是50-60μm)。

這些粉末被裝在容積100kg的桶中并輸送到用于制造刀片的沖壓機(jī)邊。操作工將沖模(用于沖壓不同刀片的模具) 放入機(jī)床，并將訂單輸入計(jì)算機(jī)，沖模腔內(nèi)根據(jù)訂單信息充滿粉末。沖壓每片刀片的壓力高達(dá)12噸，機(jī)床會(huì)對(duì)每片刀片進(jìn)行稱重，操作人員也會(huì)進(jìn)行觀察控制。在這一階段，刀片非常脆弱，很容易裂損。

　　沖壓后的刀片需要被加熱使其硬化，這一工作由燒結(jié)爐完成，燒結(jié)爐一次可以處理數(shù)千片刀片。壓制好的刀片粉末在長(zhǎng)達(dá)13h的過程中被加熱到約1,500℃，熔融而成為硬質(zhì)合金這一硬度極高的材料。燒結(jié)工藝中的收縮比例約為50%，因此燒結(jié)后刀片大小僅為之前的一半。

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視頻作者：馬鞍山市金菲硬質(zhì)合金刀具有限公司

機(jī)械刀具在車削和銑削加工中的應(yīng)用

在車削鋼件材料加工時(shí)，對(duì)于淬硬鋼的加工，超硬材料刀具能夠在很大程度上實(shí)現(xiàn)以車代磨的加工效果。在切削加工過程中，由于其切削深度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于磨削，極大程度上提高了以車代磨的工作效率，從而降低了加工制造的成本。需要注意的是，在進(jìn)行高硬度機(jī)械部件加工時(shí)，要采取低速或中低速的切削方式，防止超硬材料刀具偏離切割軌道。

   在車削鑄鐵件時(shí)，對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋的排氣閥座，可以選擇銅、鉬高鉻合金鑄鐵，這種材料的加工一般有車削和銑削2 種工藝。用PCBN 材料所制的刀具加工灰鑄鐵剎車盤時(shí)，其切削速度一般在700～2000m/min 適宜。

用PCD 材料制成的刀具銑削鋁合金時(shí)， 其速度可達(dá)到300～4000m/min；用PCBN 制成的刀具銑削灰鑄鐵時(shí)，其速度一般在1000～2000m/min 范圍內(nèi)。目前， 我國(guó)加工鋁合金缸蓋的PCD 面銑刀切削速度已達(dá)到了4021m/min， 其進(jìn)給速度為5670mm/min，這種效率是我國(guó)20 世紀(jì)90 年代初期引進(jìn)外國(guó)設(shè)備的2 倍。精加工灰鑄鐵缸體的CBN 面銑刀銑削速度也達(dá)到了2000m/min，其效率是硬質(zhì)合金面銑刀的10 倍之多。在玻璃深加工中，銑削玻璃的PCD 螺旋內(nèi)排液面銑刀應(yīng)用為廣泛。

機(jī)械刀具材料的選擇

切削常用的刀具材料主要有高速鋼、硬質(zhì)合金、立方氮化硼(CBN)、陶瓷等。重型切削深度一般可達(dá)30～50mm，余量不均，工件表面有硬化層，粗加工階段的刀具磨損以磨粒磨損形式為主：切削速度一般為15～20m/min，盡管速度值處于積屑瘤發(fā)生區(qū)，但切削的高溫足使切屑與前刀面的接觸點(diǎn)處于液態(tài)，減小了摩擦力，抑制了積屑瘤生成。刀具材料的選擇要耐磨損、抗沖擊。陶瓷類刀具硬度高，但抗彎強(qiáng)度低，沖擊韌性差，不適于余量不均的重型車削，CBN存在同樣的問題。硬質(zhì)合金卻有較低的摩擦系數(shù)，可降低切削時(shí)的切削力及切削溫度，大大提高刀具耐用度，適于高硬度材料和重載車削粗加工。硬質(zhì)合金分為鎢鈷類 (YG)、鎢鈷鈦類(YT) 和碳化鎢類(YW)。加工鋼料時(shí)，YG類硬質(zhì)合金的強(qiáng)度和韌性好，但高溫硬度和高溫韌性較差：重型車削時(shí)工件塑性變形大，摩擦劇烈，切削溫度高，因此在重型車削中很少用YG類硬質(zhì)合金。YT類硬質(zhì)合金有高硬度和耐磨性、高耐熱性、抗粘結(jié)擴(kuò)散能力和防氧化能力，是重型車削常用的刀具材料，適于加工鋼料。然而在低速車削時(shí)，切削過程不平穩(wěn)會(huì)造成YT類合金的韌性差，產(chǎn)生崩刃，尤其是加工一些高強(qiáng)度合金材料時(shí)，YT類硬質(zhì)合金耐用度下降快，無法滿足使用要求。在這種情況下應(yīng)選用YW類刀具或細(xì)晶粒、超細(xì)晶粒合金刀具(如643等)。細(xì)晶粒合金的耐磨性好，更適用于加工冷硬鑄鐵類產(chǎn)品，效率較YW類刀具可提高1倍以上。

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