钨钢刀具磨损是在切削时刀具在高温条件下受到工件、切屑的摩擦作用，使刀具材料逐渐被磨耗或出现破损的现象。研究刀具磨损原因，防止过早、过多的刀具磨损以及如何延长刀具寿命，这是影响生产效率、加工成本和加工质量的一个重要课题。

刀具磨损形式：刀具磨损可分为正常刀具磨损和非正常刀具磨损两类。

1.正常刀具磨损：随着切削时间增加磨损逐渐扩大的形式，包括前面磨损、主后面磨损、副后面磨损

2．非正常刀具磨损，亦称破损

(1)沟槽磨损：在刀具后面上刻划出深浅不同的沟槽。这主要是因刀具材料耐磨性不够，或加工材料表面有硬质点摩擦等所致。

(2)切削刃细小缺口：在切削刃上出现微粒脱落形成不规则的细小缺口，这是由于刀片硬度高、脆性增大、切削刃锋利使强度变差、断续切削或切屑碰坏造成的。

(3)塑性变形：刀具切削区域因严重塑性变形使刀面和切削刃周围产生塌陷，造成的原因主要是，切削温度过高和切削压力过大，刀头强度和硬度降低。尤其在高速钢刀具上较易出现这种形式的刀具磨损。

(4)切削刃崩裂：在切削刃和前刀面上受较大冲击力作用、背吃刀ɑp和进给量ƒ过大使切削力增大，中间切人使主、副切削刃均受切削力作用，刀具前角大和强度低等情况造成切削刃和前刀面大面积崩裂。

(5)切削刃剥落：在刀面或切削刃周围出现表层脱落而损坏刀具，这类损坏常发生在硬度高、脆性大的陶瓷刀具上。并在压力和摩擦力较大情况下易产生。

(6)热裂：在垂直于切削刃方向上因受热而产生裂纹。由热循环使材料疲劳，或因间断切削和切削液浇注不均匀使切削温度骤变，易引起前、后刀面上出现细微裂纹。

刀具磨损机理：

1．磨粒磨损：在工件材料中存在着氧化物、碳化物和氮化物等硬质点。在铸、锻工件表面上存在着硬的夹杂物和在切屑、加工表面上粘附着硬的积屑瘤残片，这些硬质点在切削时如同"磨粒"对刀具表面摩擦和刻划作用致使切削刃刀面磨损。磨粒磨损是一种"机械摩擦"性质的刀具磨损。

2．相变磨损：工具钢刀具在较高速度切削时，由于切削温度升高，使刀具材料产生相变，硬度降低，若继续切削，会引起前面塌陷和切削刃卷曲。钨钢刀具在高温(>900℃)、高压状态下切削也会因产生塑性变形而失去切削性能。

3．粘结磨损：亦称冷焊磨损。当刀具材料与工件材料产生粘结时，两者产生相对运动对粘结点产生剪切破坏，将刀具材料粘结颗粒带走所致。在高温高压作用下刀具表面层材料性能变化，当工件与刀具产生相对运动时，刀具材料的粘结颗粒被带走而形成粘结磨损。

4.扩散磨损：是在高温作用下，使工件与刀具材料中合金元素相互扩散置换造成的。

5.氧化磨损：亦称边界磨损，当钨钢刀具的切削温度达到700-800℃时，钨钢材料中WC、TiC和如Co与空气中氧起化合作用，形成了硬度和强度较低的氧化膜。在切削时受工件表层中氧化皮、冷硬层和硬杂质点对氧化膜连续摩擦，造成了在待加工表面处的刀面上产生氧化磨损。

合理选择刀具材料、刀具几何参数等可提高刀具的耐磨性、耐热性和化学稳定性。此外，提高刀具强度和刀具刃磨质量、改善散热条件、合理使用切削液，均能有效地防止刀具磨损。

刀具寿命T定义为刀具磨损达到规定标准时的总切削时间（单位为mim），影响刀具寿命的因素有

1．切削速度Vc：提高切削速度Vc，使切削温度增高，磨损加剧，而使刀具寿命T降低。

2．进给量ƒ与背吃刀量αp：ƒ和αp增大，均使刀具寿命降低，但ƒ增大后，切削温度升高较多，故对T影响较大；αp增大，改善了散热条件，故使切削温度上升少，因此对刀具寿命影响较小。

3．刀具几何参数的影响：在刀具几何参数中，影响刀具寿命主要有：前角、主偏角、副偏角和刀尖圆弧半径。减小主偏角、副偏角和增大刀尖圆弧半径，都能起到提高刀具强度和降低切削温度作用，均有利于提高刀具寿命。

4．工件材料：加工材料的强度、硬度和韧性越高，切削时均能使切削温度升高，刀具寿命降低。

5．刀具材料：刀具材料是影响刀具寿命的重要因素，如刀具材料的热导率、耐磨性越高，切削时刀具寿命越长，因此，选用涂层刀具和高性能刀具材料，是提高刀具寿命的有效途径。

钨钢切削刀具切削过程是指通过切削运动，由钨钢切削刀具从工件上切下多余的金属层而形成切屑和已加工表面的过程，在这过程中切削刀具产生变形，形成切屑，产生切削刀具切削力、切削热与切削温度、切削刀具磨损等诸多现象。

根据切削刀具剪切滑移后形成切屑的外形不同，切屑分为4种类型。

1.带状切屑

切削层经塑性变形后被刀具切离，其外形呈延绵不断的带状，并沿刀具前面流出。

2.节状切屑

切削层在塑性变形过程中，剪切面上局部位置处切应力达到材料强度极限而产生局部断裂，使切屑顶面开裂形成节状。

3.粒状切屑

在剪切面上产生的切应力超过材料强度极限，形成的切屑被剪切断裂成颗粒状。

4.崩碎切屑

在切削铸铁类脆性金属时，切屑层未经塑性变形，在材料组织中的石墨与铁素体之间疏松界面上产生不规则断裂，而形成崩裂切屑。

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积屑瘤是由切屑堆积在钨钢切削刀具前面近切削刃处的一个硬楔块，它是在第Ⅱ变形区（第Ⅱ变形区是指与钨钢切削刀具前面接触的切屑底层内产生塑性变形的区域）内，是由摩擦和变形形成的物理现象。在生产中对中碳钢、低碳钢、铝合金等塑性金属进行车、钻、铰、拉和螺纹加工均可能出现积屑瘤。

积屑瘤形成原因：

一般认为是切屑在刀具前面上粘结（冷焊）造成的，若在"滞流层"内近切削刃处的温度和压力很低，切屑底层塑性变形小，摩擦系数小，粘结不易产生，不易形成积屑瘤；在高温时，切屑底层材料软化，剪切屈服强度σ0.2下降，使摩擦系数μ减小，积屑瘤也不易产生；当压力、温度达到一定程度时，切屑底层材料中切应力超过材料的剪切屈服强度，使"滞流层"中流速为零的切削层被剪切断裂粘结在前刀面上，粘结金属层经剧烈塑性变形后硬度提高，它可代替切削刃继续剪切较软的金属层，依次层层堆积，高度逐渐堵增大而形成了积屑瘤。长高的积屑瘤在外力或振动作用下可能会脫落或局部断裂，继而又重复产生与脱落。

积屑瘤对切削加工的影响是：由于它的硬度高于工件2~3倍，故堆积在切削刃上能代替切削刃切削，并保护了切削刃；增大实际工作前角，减小切削变形；堆积成的钝匠圆弧刃口造成挤压和过切现象，降低加工精度；积屑瘤脱落后粘附在已加工表面上使表面粗糙不平。所以在精加工时应避免积屑瘤产生。

在生产中常采取以下措施来抑制或消除积屑瘤：

1)采用低速或高速切削。切削速度是通过切削温度影响积屑瘤的。以切削45钢为例，在低速υc<3m/min和较高速度υc≥60m/min范围内，摩擦系数都较小，故不易形成积屑瘤。在切削速度υc≈20m/min左右，切削温度约300℃，产生积屑瘤的高度达到最大值。

2)减小进给量、增大刀具前角、提高刀具刃磨质量和合理选用切削液，使摩擦和粘结减少，可达到抑制积屑瘤的作用。

3)合理调整各切削参数值，以防止形成中温区域。如选用进给量ƒ=0.2mm/r、前角γo=0°，消失积屑瘤的切削速度为22m/min；选用进给量ƒ=0.2rnm/r、前角γo=10°，消失积屑瘤的速度为32m/min。

影响切削变形的主要因素

1.加工材料

材料的强度、硬度越高，刀-屑面间正压力越大，平均正应力也越大，摩擦系数减小，而使剪切角增大，因此，切削变形减小。

2.前角

前角增大，楔角减小，切削刃钝圆弧半径减小，切屑流出阻力小，使摩擦系数减小，剪切角增大，故切削变形减小。

3．切削速度

切削速度是通过切削温度和积屑瘤影响切削变形的。由于低速时切削温度低，刀-屑面间不易粘结，摩擦系数小，切削变形小；随着速度提高，温度增高，粘结逐渐严重，摩擦系数增大，切削变形增大；切削速度进一步提高，温度使加工材料剪切屈服强度降低，切应力小，摩擦系数小，因此，切削变形小。

4．进给量ƒ

当进给量增大时，切厚度与切屑厚度增加，使前面上正压力增大，使平均正应力增大，因此，摩擦系数减小和切屑厚度压缩比减小。

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钨合金电镀工艺指的是利用钨合金作为镀层材料通过电镀在金属件上面附上保护层，以防止金属件的腐蚀和磨损。

油田设备的“腐蚀”与“磨损”被称为两大世界级难题，全国约2.92万口油井都存在不同程度的腐蚀与磨损，随着我国油气田开发年限和设备使用年限的增长更是每况愈下。钨是稀有高熔点金属，硬度高、密度大，是作为镀层材料的优良之选。如今钨合金电镀技术性能大幅提高，其硬度与耐磨性和电镀铬相当，但是耐酸耐碱，生产成本低廉，而且可以根据石油井下的具体作业情况配置电镀液，实施相应的电镀工艺，满足其作业要求。同样的环境下，采用钨合金电镀的设备使用寿命高出好几倍。钨合金电镀之所以性能如此优越，是因为钨合金电镀后所得的镀层是新的合金材料，镀态为非晶结构，经不同的热处理工艺，可转变为非晶夹杂纳米晶或纳米晶结构， 经国家权威部门检测，该合金具有很好的耐磨性，很好的耐酸、耐碱、耐盐雾性能，以及优异的抗高温氧化性能，与基底材料有很好的结合力。

钨合金电镀工艺是一项高新技术，具有很好的耐磨防腐性能，没有污染，是清洁工艺，同时成本与镀铬相接近，不但在石油机械领域而且在更多表面处理领域都具有应用推广价值。

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