整體硬質合金刀具磨削裂紋原因分析

整體硬質合金刀具在航空航太業、模具製造業、汽車製造業、機床製造業等領域得到越來越廣泛的應用，尤其是在高速切削領域佔有越來越重要的地位。在高速切削領域，由於對刀具安全性、可靠性、耐用度的高標準要求，整體硬質合金刀具內在和表面的品質要求也更加嚴格。而隨著硬質合金棒材尤其是超細硬質合金材質內在品質的不斷提高，整體硬質合金刀具表面的品質情況越來越受到重視。

眾所周知，硬質合金刀具的使用壽命除了與其耐磨性有關外，也常常表現在崩刃、斷刃、斷裂等非正常失效方面，磨削後刀具的磨削裂紋等表面缺陷則是造成這種非正常失效的重要原因之一。這些表面缺陷包括經磨削加工後暴露於表面的硬質合金棒料內部粉末冶金製造缺陷(如分層、裂紋、未壓好、孔洞等)以及磨削過程中由於不合理磨削在磨削表面造成的磨削裂紋缺陷，而磨削裂紋則更為常見。這些磨削裂紋，採用肉眼、放大鏡、浸油吹砂、體視顯微鏡和工具顯微鏡等常規檢測手段往往容易造成漏檢，漏檢的刀具在使用時尤其是在高速切削場合可能會造成嚴重的後果，因此整體硬質合金刀具產品磨削裂紋缺陷的危害很大。因此對整體硬質合金刀具磨削裂紋的產生原因進行分析和探討，並提出有效防止磨削裂紋的工藝改進措施具有很重要的現實意義。

整體硬質合金刀具的磨削加工特點

硬質合金材料由於硬度高，脆性大，導熱係數小，給刀具的刃磨帶來了很大困難，尤其是磨削餘量很大的整體硬質合金刀具。硬度高就要求有較大的磨削壓力，導熱係數低又不允許產生過大的磨削熱量，脆性大導致產生磨削裂紋的傾向大。因此，對硬質合金刀具刃磨，既要求砂輪有較好的自礪性，又要有合理的刃磨工藝，還要有良好的冷卻，使之有較好的散熱條件，減少磨削裂紋的產生。

一般在刃磨硬質合金刀具時，溫度高於600℃，刀具表面層就會產生氧化變色，造成程度不同的磨削燒傷，嚴重時就容易使硬質合金刀具產生裂紋。這些裂紋一般非常細小，裂紋附近的磨削表面常有藍、紫、褐、黃等顏色相間的不同氧指數的鎢氧化物的顏色，沿裂紋敲斷後，裂紋斷口的斷裂源處也常有嚴重燒傷的痕跡，整個裂紋斷面常因滲入磨削油而與新鮮斷面界限分明。

傳統碳化矽砂輪磨削硬質合金由於磨削效率很低、磨削力較大、自礪性差以及磨削接觸區表面局部溫度高(高達1100℃左右)等造成刀具刃口品質差、表面粗糙度差和廢品率高等缺點已逐漸被淘汰使用;而金剛石砂輪則由於磨削效率高、磨削力較小、自礪性好、金剛石刃口鋒利、不易鈍化以及磨削接觸區表面局部溫度較低(一般在400℃左右)等優點被廣泛應用於硬質合金刀具的磨削加工中。但在整體硬質合金刀具的金剛石砂輪磨削過程中，由於磨削餘量很大，加工方法、金剛石工具特性和磨削制度如果選擇不當，也會造成刀具磨削接觸區表面局部暫態溫度偏高，從而產生磨削裂紋。


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