TiSiN/TiAlN涂层刀具高速车削TC4钛合金磨损机理分析

本文研究双层TiSiN/TiAlN涂层刀具车削TC4钛合金时的磨损机理,用扫描电镜观察刀具的磨损形貌。涂层刀具前刀面的磨损区域分为死区、黏结区和滑动区。各区的磨损机理不同,死区几乎没有磨损;黏结区的涂层受高温度和高压力的影响而失效;滑动区的涂层由切屑在前刀面滑动摩擦造成失效。通过测力仪获得切削力,在低进给量工况下,受已加工表面的回弹影响,背吃刀力和进给力比主切削力更大。通过红外热像仪获得切屑自由表面的温度,结果显示,随着进给量增大切屑厚度也增大,切屑自由表面温度没有升高。

砂轮磨损自动补偿技术在硬质合金刀具产线中的应用

为保证硬质合金刀具加工精度以及减少停机时间,实现硬质合金刀具各尺寸参数的自动补偿至关重要。介绍了一种硬质合金刀具尺寸参数的自动补偿方法,通过对砂轮状态的在线检测与补偿来间接保证硬质合金刀具的尺寸参数,并阐述了砂轮在线检测技术、砂轮磨损自动补偿在实际生产中的应用。试验结果表明:砂轮磨损自动补偿技术具有较高的准确性,误差≤0.004mm,能有效补偿因砂轮磨损而造成的硬质合金刀具尺寸参数变化。

立铣刀高速铣削铝合金的减振研究

文章通过在两刃立铣刀圆角部位添加减振刃带,以及在底刃添加修光刃,验证其对高速铣削铝合金的减振影响。通过仿真试验,得出减振刃带角度在1.5°时有最小的切削力;通过高速铣削铝合金试验,采集工件表面粗糙度和切削力,在圆角部位添加减振带可以有效避免振刀,修光刃会增加工件表面圈纹;在高速加工工况下,减振刃带和修光刃不会提升切削合力,较小的切削合力使表面粗糙度降低。

WC-Co梯度硬质合金的研究现状

梯度硬质合金(Gradient Cemented Carbides)基于其特殊的结构或成分梯度变化,在不同的位置具备不同的性能,使整体具有优异的综合力学性能。介绍了粘结相梯度硬质合金、表面贫立方相梯度硬质合金、表面富立方相硬质合金和多层梯度结构硬质合金等基本制备原理、组织结构特点和性能优势,指出了梯度硬质合金的发展趋势。

钛合金薄壁件铣削过程有限元仿真分析

钛合金薄壁件铣削过程中,刀具角度对铣削过程中的工件变形、铣削力、铣削振动等影响显著。为减轻刀具磨损延长刀具寿命,通过ABAQUS软件建立钛合金Ti6Al4V薄壁件铣削过程仿真模型,以铣削力和铣削温度为评价指标,采用单因素和正交法分析了刀具前角、后角及螺旋角对铣削力和铣削温度的影响规律,并对铣削力仿真结果进行试验验证。仿真结果表明:前角增大,铣削力减小,铣削温度呈波动趋势变化;后角增大,铣削力减小,铣削温度先减小后增大;螺旋角增大,最大轴向力增大,最大切向力缓慢减小,最大径向力基本不变,铣削温度先减小后增大。通过正交试验和极差分析,明确不同因素对指标影响程度的主次顺序和因素的最优水平组合。

大直径硬质合金圆盘切刀烧结坯的变形控制

为了解决直径大、厚度小硬质合金圆盘切刀烧结坯椭圆变形和弯曲变形的问题,本研究探讨了压制料盒设计、石墨舟皿槽型设计、烧结涂料选择和涂刷方式等因素对烧结坯变形的影响。结果表明,缩小料盒存料空间、增加进料面积、减小出料口面积的料盒设计能有效改善制粒料下料不均现象,进而改善产品的椭圆变形,外径椭圆变形值可降至0.3 mm,内径椭圆变形值可降至0.4 mm;通过石墨舟皿的槽型设计,增强烧结过程中烧结坯表面与炉内气氛的接触,有利于防止烧结坯的弯曲变形;采用惰性氧化物取代含碳有机物涂料对石墨烧结舟皿进行防黏处理,可使烧结坯弯曲变形值降至0.1 mm;对石墨舟皿进行双面涂刷对烧结坯弯曲变形控制的效果优于单面涂刷。

磨削油在硬质合金刀具高质量磨削过程中的应用研究

为研究磨削油对硬质合金刀具高质量磨削的影响,通过对两种不同磨削油的清洗性、渗透性及冷却性等基本性能进行测试,分析磨削硬质合金刀具时对机床负载、砂轮工作表面、硬质合金刀具磨削表面质量以及磨削温度的影响规律。试验结果表明:砂轮表面形貌变化、砂轮磨耗磨损和机床负载主要受磨削油清洗性能的影响,磨削油的清洗性能越好,WC在砂轮工作表面黏附越少,砂轮表面形貌变化、砂轮磨耗磨损和机床负载越小;硬质合金刀具圆周刃崩边大小及前刀面粗糙度主要受磨削油渗透性能的影响,其渗透性能越好,磨削区越易形成油膜,圆周刃崩边大小及前刀面粗糙度值越小;磨削区温度主要受磨削油冷却性能的影响,其冷却性能越好,带走的磨削热越多,磨削区温度越低。

硬质合金电火花慢走丝线切割缺陷与工艺改进

硬质合金电火花慢走丝线切割缺陷破坏了工件加工精度和基体完整性,导致工件降级或无法使用。本文采用电子扫描显微镜(SEM)和能谱(EDS)对电火花慢走丝线切割硬质合金过程中产生的褶皱线纹和凹坑的表面形貌、成分进行分析。结果表明:褶皱线纹、凹坑表面均存在大量的电蚀产物,粗糙度差,并含有较高含量的Cu、Zn元素,而Cu、Zn元素是镀锌电极丝的主要成分。褶皱线纹、凹坑均是在大电流、宽脉冲线切割过程中,合金微变形引起的电极丝线切割路径偏转所致。通过选用合适的挂台面积、采用低应力硬质合金母料、设计合理的母料排料方式等方法均能很好地改善硬质合金慢走丝线切割表面质量。

可转位浅孔钻螺旋容屑槽结构优化及实验研究

钻头排屑性能直接影响切削性能,为了解决可转位浅孔钻在切削过程中出现的缠屑和振动问题,进而避免由此引发的加工异常和孔壁质量差的情况,采用了理论分析和仿真模拟相结合的方法,深入研究了螺旋容屑槽横截面形状结构和螺旋角结构对钻体刚性的影响,并通过实验验证了所设计钻体具有良好的刚性和排屑性能。仿真模拟结果分析表明,在芯径一致时钻体受到的最大应力为761 MPa、应变为0.003367,钻体头部横向位移量为0.3971 mm、转动变化量为0.006500 rad;变螺旋角在20°-16°时,钻体受到的最大应力为695 MPa、应变为0.002688,钻体头部横向位移量为0.3641 mm、转动变化量为0.006140 rad,此时钻体刚性和排屑性能达到良好的平衡;分析表明,螺旋角越大、叶宽差值越大,则芯径越小,钻体刚性越差;所设计的钻体在实验工况下未发生缠屑情况,表现出更好的排屑性能,并有较高的孔径一致性和良好的孔壁质量。

重型切削过程硬质合金刀片的冲击破损行为

应用机械冲击理论分析重型硬质合金车刀冲击断裂过程,并确立其产生冲击断裂的临界条件;采用有限元仿真的方法,分析研究重型硬质合金车刀冲击断裂产生机理及破损形式,并通过冲击试验揭示硬质合金车刀冲击断裂规律。对重型硬质合金车刀疲劳行为进行研究,通过有限元仿真分析方法,提出动态载荷下硬质合金疲劳断裂产生机制,并给出硬质合金疲劳断裂的载荷条件;通过断续切削试验,研究分析导致硬质合金刀具疲劳行为产生的本质原因,以期为预防硬质合金刀具过早出现失效提供理论支持和借鉴。

MoN/CrN自润滑防护涂层制备及其摩擦学性能研究

高温合金具有优异的高温强度,适用于高负载及高温应用环境,广泛应用于航空航天领域,其滑动构件需要针对性设计宽温域自润滑材料。传统MoN自润滑涂层抗氧化性能较差、服役温度较低,利用CrN插入层制备纳米多层涂层可抑制Mo组元快速氧化,从而提高涂层抗氧化能力及高温耐磨性。因此文章于高温合金基体表面设计制备MoN/CrN纳米多层涂层,通过引入CrN插入层提高MoN涂层的耐磨性及高温抗氧化性。同时研究了MoN与MoN/CrN纳米多层涂层在不同温度下的摩擦学性能及抗氧化性能,结果表明MoN/CrN纳米多层涂层具有优异的耐磨性及高温抗氧化性,在600℃温度下的摩擦系数低至0.466,磨损率低至1.59×10^(-6)mm^(3)/(N·m)。

WC-Co功能梯度硬质合金研究进展

概述了梯度硬质合金的分类;介绍了WC-Co梯度硬质合金的一些制备方法及应用领域;重点总结了梯度结构的形成机理、驱动力及生长动力学等方面的研究进展;分析了目前存在的不足,展望了梯度硬质合金的发展前景。

初始成分对梯度硬质合金微观组织及脱β层厚度的影响

采用普通市售中颗粒Ti(C,N)粉末,以一步烧结法制备脱β层梯度硬质合金;利用显微组织分析和图像分析等手段,研究合金初始成分对其微观组织及脱β层厚度的影响规律。结果表明:当Ti(C,N)含量低于1.6%(质量分数)时,随着Ti(C,N)含量的增加,脱β层厚度明显增大,而当Ti(C,N)含量超过1.6%时,脱β层厚度呈缓慢缩小的趋势;随着钴含量的增加,脱β层的厚度迅速增大,但当钴含量达到10%(质量分数)左右时,在脱β层与芯部的界面处钴相聚集现象严重;总碳含量为6.51%(质量分数)的合金中WC晶粒度较大且呈规则的多边形,在1 450℃、2 h梯度烧结工艺下制备的脱β层厚度可达38μm左右,而总碳含量为6.23%的合金中WC晶粒度较小且呈等轴化趋势,同时脱β层的厚度仅为17μm左右。

WC-TiC-Ni硬质合金的制备与性能

以WC、(W,Ti)C和Ni粉末为主要原料,采用冷压?真空烧结法,制备WC-TiC-Ni硬质合金,研究Mo、Co等合金化元素的添加对合金显微组织力学性能的影响。采用扫描电子显微镜、三点抗弯曲、洛氏硬度等测试手段对烧结坯体致密化过程、显微组织演变及材料力学性能等进行表征。结果表明,通过技术控制,可制备出高致密度、良好力学性能的以Ni为粘结相的硬质合金材料。在此基础上,针对WC-6.5(W,Ti)C-10.0Ni,加入1.0%Mo进行合金化,在保持抗弯强度相当的基础上,可以使合金硬度由88.2HRA提高至88.4HRA;添加1.0%Co,可以同时提高合金的硬度和抗弯强度,合金硬度和强度分别达到88.6HRA和1656.7MPa。

晶粒生长抑制剂在硬质合金中的微观行为

研究晶粒生长抑制剂在硬质合金中的微观行为对于硬质合金晶粒生长抑制机理的研究、晶粒生长抑制剂的选择、合金制备工艺的优化以及合金质量稳定性的控制均具有重要意义。本文作者从过渡族金属碳化物对WC-Co合金中WC晶粒生长的抑制效果、常用晶粒生长抑制剂对WC-Co合金液相温度的影响以及晶粒生长抑制剂在WC-Co合金中的界面偏析行为等方面介绍晶粒生长抑制剂在WC-Co合金中的微观行为,并对晶粒生长抑制剂的选择原则与添加量的确定方法进行探讨。

脱β层梯度硬质合金的制备及组织结构

采用1步烧结法,在原料粉末中添加中颗粒Ti(C,N)的情况下制备表面含脱β层的梯度结构硬质合金。分别采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)及能谱技术(EDS)分析合金样品的微观组织、相组成及成分分布。结果表明,在1 420℃下真空烧结时,初始成分不含Ti(C,N)的合金样品的组织为均质结构,由WC,Co基粘结相及(Ti,W)C三相组成;初始成分含有Ti(C,N)的合金样品表层形成了脱β层,脱β层中仅存在WC,Co基粘结相2相,芯部的组织除WC,Co基粘结相及(Ti,W)C 3相以外,还存在少量近球形未溶解的Ti(C,N)核心。脱β层既是1个缺立方相层,也是1个富钴层。

金刚石涂层刀具铣削高硅铝合金的性能研究

选用未涂层、TiAlN涂层及金刚石涂层整体硬质合金两刃平头立铣刀,在相同切削参数下进行高硅铝合金的高速铣削加工试验。试验结果表明:金刚石涂层铣刀具有良好的耐磨性,在切削过程中刀刃磨损均匀缓慢,刀具使用寿命长,加工表面粗糙度值稳定性好,是铣削高硅铝合金的理想刀具。

硬质合金常用模压成形剂的热分解特性

成形剂热分解特性的研究是成形剂的选择与高效脱除工艺制订的基础。采用热重法(TG)、微商热重法(DTG)和差示扫描量热法(DSC)等热分析手段对石蜡、PEG与SBP等3大类别、7种型号的硬质合金常用成形剂的热分解过程进行研究。结果表明,不同类型的成形剂,其集中脱除温度和有效脱除温度范围等都有明显的差异。即便是同一类成形剂,其成分的微小差异也会导致其脱除行为的差异。在上述研究基础上对各种成形剂脱除工艺提出建议。

亚微观倒棱切削刃对硬质合金刀片切削性能的影响特性研究

为了研究硬质合金刀片亚微观切削刃口形式对其切削性能的作用机制,针对断续切削过程中硬质合金刀具存在容易崩刃破损和脆性断裂等问题,选用两种不同牌号的硬质合金可转位刀片分别在多种亚微观刃口结构条件下进行断续切削实验,应用三维受力分析仪结合高速摄影机对切削过程中的冲击和切削力进行数据监测与收集,结合图形统计分析方法研究亚微观倒棱刃口对硬质合金刀片的强化作用机理,从而揭示不同切削刃口几何参数对硬质合金刀具使用寿命的影响规律,提出倒棱刃口参数与进给量的曲线化关系。研究结果表明:大进给量f条件下应选取较大的临界夹角βC,同时,倒棱夹角β要大,倒棱宽度L要小;反之,在小进给量f条件下,临界夹角βC和倒棱夹角β要小,倒棱宽度L要大。研究可为硬质合金可转位刀片的强化设计提供数据和技术支撑。

Co和Cr_3C_2对硬质合金组织和性能的影响

采用粉末冶金工艺制备了三种不同Co和Cr3C2含量的硬质合金材料。在常温下分别测量了材料的晶粒度、硬度和抗弯强度,并通过SEM照片等对材料的金相显微组织、断口形貌进行分析。结果表明:硬质合金中粘结相Co含量增多,其硬度下降,抗弯强度升高;微量碳化物Cr3C2在硬质合金中起到细化晶粒的作用,在高钴硬质合金中添加微量碳化物Cr3C2,能使材料具有高硬度、高抗弯强度的良好综合性能。