立方氮化硼刀具材料的激光水射流复合工艺加工方法

研究了激光水射流(LWJ)复合工艺加工聚晶立方氮化硼(PCBN)切削机理。LWJ系统集合了高功率CO_2激光束和低压水射流,采用快速加热和冷却,实现了沿加工路径的断裂萌生和扩展。通过扫描电镜(SEM)和拉曼实验,确定了相变导致的断裂扩展切削机理。实验结果表明:激光加工和水射流淬火导致试样表面首先产生划痕,同时部分立方氮化硼(cBN)沿切割路径相变为六方氮化硼(hBN)。由于hBN比cBN占有更大的体积,这导致周围材料的拉伸应力受约束膨胀和扩展。应力驱动激光加工的沟槽沿厚度方向传播,使试样分离,完成材料的切割。相变致裂是一种有效的切削机理,该模型可作为控制加工参数以提高立方氮化硼材料的加工质量。