机械切削视域下的陶瓷刀具研究进展及趋势

高速度、低切削力的切削加工领域中,陶瓷刀具的使用日益普遍,是一个新兴的极具发展潜力的研发方向。陶瓷刀具不仅可以在保证产品质量的前提下为生产实际创造巨大的经济效益,还可以节省数量可观的能源,从而起到节能减排、保护环境的目的。本文将介绍当前以氧化铝(Al2O3)和氮化硅基(Si4N3)为代表的陶瓷切削刀具的研究进展及发展趋势。     

自润滑陶瓷刀具切削过程中的减摩机理研究

采用热压法CaF2作为添加剂,Al2O3/TiC(LT55)作为基体制备出了自润滑陶瓷刀具,并对其进行了干切削试验.在切削过程中,在刀具前刀面上能形成自润滑膜,从而使刀具具有减摩性能.用扫描电镜观察了前刀面和后刀面微观结构.LT55在切削加工45钢时,Al2O3/TiC/CaF2(ATF)自润滑陶瓷刀具前刀面的平均摩擦系数比未添加固体润滑剂的LT55陶瓷刀具显著降低,其主要原因是在ATF自润滑陶瓷刀具的前刀面上形成了一层固体润滑膜,这层润滑膜可起到减摩作用.自润滑刀具在切削过程中,自润滑膜经历生成、破损、脱落、再生成的循环过程,因此,ATF自润滑陶瓷刀具在其整个生命周期内都具有自润滑效果.自润滑刀具后刀面不存在固体润滑膜,具有较明显的磨料磨损特征.     

新型刀具材料——陶瓷

介绍了陶瓷刀具材料的种类和发展过程、陶瓷刀具材料的性能和应用范围，并列入一些切削试验数据。     

工业陶瓷

正(续上期)8耐磨耐腐蚀陶瓷8.1陶瓷刀具1)工业陶瓷刀具。20世纪50年代,我国开始研究与开发工业陶瓷刀具并在生产中得到应用。目前,我国从事工业陶瓷刀具的科研和生产企业有30多家,生产20多个品种的氧化铝基陶瓷(占总量的2/3)、10多个品种的氮化硅基陶瓷(占1/3),带孔和不带孔刀     

对气压烧结碳化硅晶须增韧氧化铝基陶瓷刀具材料的研究

本文介绍了用气压烧结SiCw增韧Al2O3基陶瓷刀具的工艺,对气压烧结机理进行了分析,指出了气压法烧结SiCw增韧Al2O3基陶瓷刀具材料在产业化生产中的优势与不足。     

Al2O3–TiC基复相陶瓷的制备和性能

Al2O3-TiC基复相陶瓷具有高强度、高硬度和较好的高温稳定性, 常用于刀具、发热体和电子器件. 本文综述了Al2O3-TiC基复相陶瓷的各种制备方法及其优缺点、常温和高温性能、各种增韧手段和增韧机制, 并展望了Al2O3-TiC基复相陶瓷研究的发展方向.     

含三元烧结助剂的氮化硅陶瓷刀具切削性能研究

利用三元烧结助剂MgO-Lu_2O_3-Re_2O_3(Re代表La、Gd、Er、Yb)对Si_3N_4陶瓷粉体进行热压烧结制成刀具,对一部分SN-Lu Yb样品再进行热处理,以使Si_3N_4陶瓷晶间玻璃相转变为结晶相。对以上所有样品进行断裂韧性、维氏硬度和XRD测试,然后在同工况下切削铸铁HT250。采用SEM和EDS分析切削后刀具的磨损表面形貌和元素成分。研究表明,利用三元烧结助剂MgO-Lu_2O_3-Re_2O_3烧结制备的Si_3N_4陶瓷样品完全满足切削刀具的使用要求,在切削铸铁HT250实验中,刀具磨损形式主要为磨粒磨损和粘结磨损,所有样品的切削寿命均超过了进口同型号Si_3N_4刀具,另外,经过热处理的SN-LuYb的切削寿命大幅提高了137%,说明晶间第二相对Si_3N_4陶瓷的抗磨损能力有决定性影响。     

试论高速切削时刀具材料的选择

根据高速切削时刀具材料选择的特点,高速切削必须根据所加工的工件材料和加工性质来选择。高速切削加工的刀具材料主要有碳化铁基硬质合金、涂层硬质合金、金刚石、立方氮化硼、陶瓷等材料。     

技术创新助推新型陶瓷刀具在机加工中的应用优势凸显

随着新技术革命的发展,要求不断提高切削加工生产率和降低生产成本,特别是数控机床的发展,要求开发比硬质合金刀具切速更高、更耐磨的新型刀具。针对新型陶瓷切削刀具的应用前景广阔,分析了切削刀具材料的种类及其特点,研究了新型陶瓷切削刀具的性能突显,介绍了新型陶瓷切削刀具运用实例,提出了陶瓷切削刀具材料的研发应用方向。     

基于最大拉应力的陶瓷刀具切削可靠性

陶瓷刀具的切削可靠性在生产实际中具有重大意义。基于Weibull可靠性理论,以最大拉应力准则为破损失效判据,本文给出了计算陶瓷刀具切削可靠性的两种方法--解析法和有限元法。计算实例证明,利用解析方法可以较为迅速的得到相应切削条件下的可靠度但精度稍差;有限元方法可以较为准确的计算刀具的可靠性。