在制造切削刀具的過(guò)程中，鈷（Co）作為一種有效的結(jié)合劑，可以將硬質(zhì)顆粒（如硬質(zhì)合金、CBN和PCD）粘結(jié)到一起。但是，在切削加工中，由于刀具材料中的鈷熔點(diǎn)較低（約為1,495℃，而硬質(zhì)合金的熔點(diǎn)為2,870℃），在高溫作用下會(huì)軟化，并出現(xiàn)月牙洼和產(chǎn)生磨粒磨損及塑性變形。
為了解決這一問(wèn)題，位于美國(guó)加州的SRL Nano公司開(kāi)發(fā)了一系列硬質(zhì)合金新牌號(hào)，這些牌號(hào)采用一種已獲得專利的合金材料替代鈷作為結(jié)合劑，而這種結(jié)合劑材料的熔點(diǎn)接近硬質(zhì)合金的熔點(diǎn)。這種被SRL公司稱為“超級(jí)硬質(zhì)合金（Hyper-Carbide）”的新牌號(hào)其硬度超過(guò)2,000HV，約為鈷結(jié)合劑硬質(zhì)合金硬度的3倍，因此非常適合加工淬硬鋼、淬硬高溫合金、蠕墨鑄鐵乃至其他硬質(zhì)合金材料。然而，正是這種超高硬度使其比其他硬質(zhì)合金牌號(hào)具有更大的脆性，因此很難在在制造切削刀具的過(guò)程中，獲得足夠的刀尖強(qiáng)度。
據(jù)SRL公司介紹，當(dāng)這種超級(jí)硬質(zhì)合金與鈷結(jié)合劑硬質(zhì)合金具有相同的硬度時(shí)，其強(qiáng)韌性更好，某一種超級(jí)硬質(zhì)合金牌號(hào)的橫向斷裂強(qiáng)度達(dá)到700ksi。
SRL公司將K型棱帶和其他刃口鈍化工藝應(yīng)用于這種超級(jí)硬質(zhì)合金牌號(hào)的切削刃制備，并進(jìn)行了切削試驗(yàn)，但獲得的結(jié)果并不一致。與SRL公司一起進(jìn)行切削試驗(yàn)的Scott Gore指出，“刀具切削的成敗取決于其刃口強(qiáng)度。”
SRL公司轉(zhuǎn)向刀具切削刃鈍化設(shè)備制造商Conicity Technologies公司尋求解決方案。Conicity公司執(zhí)行副總裁Bill R. Shaffer指出，在制備超級(jí)硬質(zhì)合金刀具的切削刃時(shí)，該公司最初采用與制備常規(guī)硬質(zhì)合金刀具刃口一樣的工藝，然后又改變工藝參數(shù)，采用制備PCBN和PCD刀具刃口時(shí)常用的工藝規(guī)范。他說(shuō)，“實(shí)際上，我不得不在鈍化設(shè)備上設(shè)定足以損壞PCBN和PCD刃口的工藝參數(shù)，但最終獲得了完美控制的刃口，立刻就增大了這種刀具材料的刃口強(qiáng)度。”
Shaffer解釋說(shuō)，他在制備超級(jí)硬質(zhì)合金刀具的切削刃時(shí)，采用了0.03mm的橢圓弧度，使切削力以15°－20°的角度作用于刀具。結(jié)果表明，刀具的刃口強(qiáng)度提高了6－10倍。
從今年年初開(kāi)始，SRL公司對(duì)經(jīng)過(guò)刃口強(qiáng)化的超級(jí)硬質(zhì)合金刀具進(jìn)行了一系列切削試驗(yàn)，并獲得了積極的結(jié)果。例如，9月23日在位于加州的Weartech國(guó)際公司進(jìn)行的一次試驗(yàn)中，用牌號(hào)為SK11的超級(jí)硬質(zhì)合金CNG332刀片，對(duì)直徑為76.2mm的Stellite 6鎢鉻鈷合金鑄件（硬度為HRC46）進(jìn)行車削加工。加工參數(shù)為：表面切削速度180m/min，進(jìn)給率0.1mm/r，切深0.25mm，分別進(jìn)行了干式切削和采用水溶性冷卻液的濕式切削。試驗(yàn)結(jié)果表明，在切削長(zhǎng)度達(dá)到250mm后，該刀片未出現(xiàn)任何磨損。與之相比，Weartech公司以前是使用907牌號(hào)的CNG4321t硬質(zhì)合金刀片，以30m/min的表面切削速度、0.127mm/r的進(jìn)給率和0.25mm的切深進(jìn)行濕式切削，以及使用670牌號(hào)的CNG4321t碳化硅晶須強(qiáng)化陶瓷刀片以75m/min的表面切削速度、0.1mm/r的進(jìn)給率和0.25mm的切深進(jìn)行濕式切削。此外，用這些刀片進(jìn)行加工時(shí)，在切削長(zhǎng)度達(dá)到250mm后都出現(xiàn)了磨損。
同一天在Accufab公司進(jìn)行的另一次車削試驗(yàn)中，SRL公司將其SP17牌號(hào)的SNG432超級(jí)硬質(zhì)合金刀片與PCBN刀片進(jìn)行了對(duì)比。加工對(duì)象為直徑25.4mm的M-2高速鋼工件（淬硬至HRC64），車削長(zhǎng)度為30mm。PCBN刀片的加工參數(shù)為：表面切削速度45－90m/min，進(jìn)給率0.05mm/r，切深小于0.5mm，濕式切削。而超級(jí)硬質(zhì)合金刀片能以高達(dá)300m/min的表面切削速度、0.05mm/r的進(jìn)給率和2mm的切深干式車削淬硬高速鋼。
盡管所有這些切削試驗(yàn)都屬于連續(xù)切削，但SRL公司也計(jì)劃進(jìn)行斷續(xù)切削試驗(yàn)。此外，雖然試驗(yàn)都是使用的未涂層刀具，但據(jù)該公司介紹，其超級(jí)硬質(zhì)合金刀具同樣可以采用各種商業(yè)化涂層。該公司計(jì)劃在2011年將這種新型刀具材料投入商業(yè)化工業(yè)應(yīng)用。
全國(guó)咨詢熱線：024-8936-3215
