鍍鈦硬質合金刀具切削液使用問題

鍍鈦硬質合金刀具近年來廣泛使用于機械車削加工,因其價格較高,操作者為節約不重磨鍍鈦硬質合金刀具,加快車削速度,在車削常用調質鋼工件時,不論車床新舊,不分任何情況,普遍使用切削液,給車床的維護保養帶來很大問題。
 
誠然,在金屬切削過程中,刀具與工件,刀具與切削介面有著很大的摩擦,導致切削溫度高、工件熱變形、刀具磨損,也影響表面加工品質,而合理選用切削液,可以改善這些情況。一般來說,使用切削液可以提高切削速度,對高速鋼刀具尤為明顯,平均可提高切削速度30%~40%。但對於機夾不重磨鍍鈦硬質合金刀具在加工中是否使用切削液則應慎重考慮,原因如下: 
 
(1)由於不重磨鍍鈦硬質合金耐熱可高達1 000℃,所以冷卻作用只降低60~90℃,對其影響不大,幹切削和加切削液從冷卻角度講差別不大。 
(2)從潤滑作用講,由於鍍鈦硬質合金刀具耐磨損、耐高溫。切削速度較高,切削溫度也較高,在高溫情況下,切削液流體油膜會被損壞,起不到良好的潤滑作用。 
(3)切削液的清洗作用對於工件和刀具應該還是有利的,但沖刷下來的污垢對於密封不十分良好的溜板箱、走刀箱卻影響較大。一些雜垢混入箱內潤滑油中,使其內的齒輪、軸承磨損嚴重,降低車床精度。 
(4)從防銹作用來看,實際操作中由於切削液也有定額,所以在使用過程中,中途加水現象普遍,造成切削液不僅沒有防銹能力,反而使工件、車床出現鏽跡。
 
因此,一般情況下,刀具為機夾不重磨鍍鈦硬質合金時,車削常用的中碳調質鋼、低合金調質鋼應幹切削,不宜採用切削液。 
 
鍍鈦硬質合金刀具
 
 
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硬質合金刀具裂紋分析

硬質合金刀具使用的硬質合金強度越高,它在釺焊的過程中所出現裂紋的概率越低,然而在實際出產過程中,甚至是使用在精細加工方面的硬度較高、耐磨性能較好的合金材質都是會出現裂紋的。那麼,硬質合金刀具裂紋出現的原因是什麼呢? 
 
硬質合金刀具裂紋的產生,在某些狀況下是因為焊接應力太強,超出了硬質合金刀具的強度而形成的。在刀具進行焊接的時候,刀具主體的高度hc必須要比刀片高度ht高出3倍。假如hc/ht=3,在刀具進行焊接的時候容易出現合金刀片斷裂;假如hc/ht<3,材質較硬的刀具表面出現拉應力,也容易產生硬質合金刀具裂紋;假如hc/ht在4到5之間的時候,材質較硬的合金表面沒有明顯的應力,所以不容易出現破裂紋路,就算是有破裂紋路也不會很顯著;在hc/ht<8的時候,在焊接表面上的承載負荷就會均勻分佈。
 
硬質合金刀具刀片彎折會順著合金刀片厚度方向出現拉應力,在焊接表層的強度超出了合金自身的力分佈就更加繁瑣。由於刀具進行焊接的時候不是在相同的面上接合,而在若干個面上進行結合。除此之外,材質較硬的合金快速加熱或者急速變冷的時候,因為在刀片表面上的熱量非常不均勻,都是有可能出現明顯的瞬間應力,容易導致硬質合金刀具裂紋的產生,因此加熱冷卻刀具的時候一定要緩慢。
 
硬質合金刀具
 
 
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抗震鎢絲燒結後壓坯

抗震鎢絲是根據其鎢絲所具有的常溫和高溫抗震特性而命名的,它是在鎢粉中摻入K、Si和Al等元素製備而成的。在原料中摻入K和Al,不能獲得抗震鎢絲,但是其產品能獲得極好的加工性能;摻入K和Si,能獲得只有極少量的中等抗震鎢絲;摻入K、Si和Al,其產品能獲得極佳的抗震性能。抗震鎢絲主要應用於震動環境下的照明系統,比如,各種交通照明燈、軍事用途的特種燈泡、航空航太發動機用加熱絲等,其中用量最大的是汽車、摩托車、拖拉機、飛機的照明燈。

製備抗震鎢絲,由摻雜鎢粉經過壓制成型後進行燒結,接著繼續壓坯。該過程指的是將摻雜鎢壓坯燒結後,經過一系列熱加工時,含鉀的孔隙會變長成橢圓形,橢圓直徑隨熱加工的延續而變小,當含這些橢圓孔隙的摻雜鎢製品退火時,這些橢圓孔隙將會破裂成一排排球形小氣泡,或者收縮成單個氣泡,這就形成了鉀泡。當鉀泡形成後,它們就會增大至平衡尺寸為止。鉀泡中的鉀在高溫下呈蒸汽態充滿整個鉀泡,而在低溫下則以結晶態的薄層沉積在鉀泡的內壁。

鎢絲
 

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硬質合金鑽頭選擇時需考慮的因素

硬質合金鑽頭是用以在實體材料上鑽削出通孔或盲孔,並能對已有的孔擴孔的刀具。硬質合金鑽頭選擇需要考慮以下幾個因素:
 
1.加工穩定性 
硬質合金鑽頭選擇時需考慮加工機床的穩定性。機床穩定性對於鑽頭的安全使用壽命和鑽孔精度至關重要,因此需要仔細檢驗機床主軸、夾具及附件的工作狀態。此外,還應考慮鑽頭自身的穩定性。例如,整體硬質合金鑽頭剛性最好,因此可達到很高的加工精度。而硬質合金可轉位元刀片鑽頭的結構穩定性較差,容易發生偏斜。
 
2.加工精度
硬質合金鑽頭選擇時,首先需要考慮鑽削加工的尺寸精度要求。一般來說,被加工孔徑越小,其公差也越小。整體硬質合金鑽頭的加工精度最高,是加工高精度孔的最佳選擇;焊接式硬質合金鑽頭比較適合一般精度要求的孔加工;安裝硬質合金可轉位刀片的鑽頭比較適合重載粗加工,它的加工成本低於其他幾種鑽頭,但加工精度也較低,因此一般用於精度要求不高的孔加工。
 
3.每孔加工成本
生產率或每孔加工成本是影響鑽孔加工最重要的因素。為提高生產率,硬質合金鑽頭製造商們正致力於研究可集成多種操作工序的加工方法,並開發可實現高進給、高轉速加工的鑽削刀具。
 
4.排屑與冷卻液
排屑問題在硬質合金選擇中應予以重視。事實上,鑽削加工中遇到最多的問題就是排屑不暢。加工車間經常採用外部注入冷卻液的方式輔助排屑,但這種方法只有在被加工孔深小於孔徑以及減小切削參數的情況下才有效。此外,必須選用與鑽頭直徑相匹配、合適的冷卻液種類、流量和壓力。被加工的孔越深,排屑就越困難,需要的冷卻液壓力也越大,因此應保證硬質合金鑽頭製造商推薦的最小冷卻液流量,如冷卻液流量不足,則需要減小加工進給量。
 
硬質合金鑽頭
 
 
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抗震鎢絲摻雜壓坯過程

抗震鎢絲是根據其鎢絲所具有的常溫和高溫抗震特性而命名的,它是在鎢粉中摻入K、Si和Al等元素製備而成的。它是鎢絲材料中最具有特殊性能的一類產品,它不僅具有普通鎢絲的高溫抗下垂性能、良好的繞制性能,而且還具有極高的抗震和抗衝擊的性能。

抗震鎢絲,由摻雜鎢粉製成鎢條,拉拔製成的細絲。摻雜鎢粉經過壓制成型後進行燒結,在燒結的過程中,主要發生以下三個階段的變化:

第一階段是使壓坯緻密化,以達到適於機械加工的密度和晶粒結構;

第二階段是調整壓坯的化學性質,包括K、Si、Al以及填隙濃度等,使壓坯更加適於機械加工;

第三階段是由於壓坯中含有鋁矽酸鉀(或矽酸鋁鉀),它能在燒結過程中產生鉀泡。

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