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新型合金刀輪材料——稀土硬質合金

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新型合金刀輪材料——稀土硬質合金

發布日期:2017-09-26 15:34 來源:http://www.sxchew.com 點擊:

合金刀輪在現代機械加工中,合金刀輪的刀具材料以硬質合金和高速鋼用得最多,幾乎各占一半。高速鋼的發明和應用,已有整整一個世紀的歷史,硬質合金則已有半個世紀。但二者均研制出許多新品種,其性能不斷提高,在機械加工中發揮著重要作用。我國稀土元素資源豐富,對稀土硬質合金的研究開發,領先于其他國家。已研制出下列牌號的刀具用稀土硬質合金:YG8R(相當于ISOK30級別)、YG6R(K20)、YW1R(M10)、YW2R(M20)、YT5R、YT14R(P20)、YT15R(P10)、YS25R(P25)。還有礦山、地質工具牌號YG11CR。作者對上述P類、M類、K類稀土硬質合金的切削性能均作了系統的試驗研究,并探討了它們的切削機理。 


稀土硬質合金的機械、物理性能:

合金刀輪在YG8、YT14、YW1硬質合金中添加了Ce、Y等稀土元素后,形成了稀土硬質合金YG8R、YT14R、YW1R。YG8R主要用于鑄鐵和有色金屬的粗加工;YT14R主要用鋼材的半精加工;YW1R則為通用牌號,可用于各種工件材料的半精加工。

與無稀土元素的原刀片相比,YG8R、YT14R、YW1R刀片的耐磨性和使用壽命均有不同程度的提高。

稀土硬質合金的抗沖擊試驗,用YG8R、YT14R、YW1R等添加稀土元素的硬質合金刀片,與未添加稀土元素的YG8、YT14、YW1刀片,車削花鍵軸鋼件,便刀尖受沖擊,直至刀尖破損為止。經多次重復試驗,在刀尖破損前,YG8R、YT14R、YW1R刀片所能承受的沖擊次數分別比YG8、YT14、YW1刀片提高1~2倍以上。


切削機理

稀土元素存在于(W,Ti)C或(W,Ti,Ta,Nb)C固溶體中,能強化硬質相;并能抑制WC晶粒不均勻長大,使之趨向均勻,平均晶粒尺寸有所減小。少量稀土元素還固溶在粘結相Co中,使粘結相得到強化。稀土元素富集在WC/Co的相界面處及(W,Ti)C/(W,Ti)C等相界面間,常與雜質S、O等化合形成RE2O2S等化合物,改善了界面上潔凈狀況并提高了硬質相與粘結相的潤濕性。由此,稀土硬質合金的沖擊韌性、抗彎強度及工作時的抗沖擊能力明顯得到提高。其硬度、耐磨性及刀具表面上抗擴散和抗氧化的能力亦有一定提高。


稀土硬質合金的切削力試驗

合金刀輪用添加稀土元素的硬質合金刀片YT14R、YW1R車削45#鋼(HB200),與YT14、YW1刀片對比。用三向電阻式測力儀,測量并記錄三向切削力:主切削力Fc,切深方向切削力Fp,進給方向切削力Ff。在多次改變切削參數的情況,得出的統計結果是:YT14R、YW1R刀片的Fc,分別比YT14、YW1刀片減小5%左右,而它們的Fp與Ff則比YT14、YW1刀片減小10%~15%以上。

經過電鏡測試,還發現稀土硬質合金刀片在切削時表層有富鈷現象,故能降低切屑、工件與刀具間的摩擦系數,從而可以降低切削力。

稀土元素在自然界蘊藏豐富,價格不高,添加在硬質合金中可以明顯地提高機械、物理性能和使用性能,故有廣闊的應用前景。

相關標簽:合金刀輪

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