硬质合金车刀的切削速度对刀具损伤的影响

无论是钎焊式车刀还是机械夹固式车刀,根据其形状大小的不同,适用条件也不同;根据刀片材料不同,使用条件也不同。作为一个判断基准可以先以切削速度为例来说明。就是说,在高速切削时要特别注意条件的变更。

在高速切削时,刀具的寿命变化很快。特别要提到的是,切削速度在100m/min时提高20%~30%,和切削速度在60~70m/min时提高20%~30%,看起来提高的百分比相同,但是切削刃损伤的程度的变化却大不相同。在高速切削时如果想提高效率,最好是增大进给量和背吃刀量。比如在切削钢材(仿形切削)的情况下,用低速切削和高速切削时切削刃损伤程度的差别是比较明显的。高速切削时要在提高速度的话,切削刃的损伤程度变化得更快。

硬质合金刀具

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改进抛物线型硬质合金钻头性能的横刃修磨方法

为适应不同或特殊的加工对象,可在普通抛物线型硬质合金钻头结构基础上进行适当修磨,达到更优加工性能。这里简单介绍适一种适用于曲轴油孔的深孔加工的抛物线钻头修磨方法。

抛物线型硬质合金钻头在使用中主要产生轴向力和水平分离的作用,包括横刃在内的各刃口的轴向力和水平分力的分析可从下图1中得知,在横刃部分其切削力很大。因此将横刃宽度修窄,两分力会减少,钻头中心部(横刃)切削速度理论上为零,越向外周去速度越增加。

由于抛物线型硬质合金钻头采取了厚钻芯结构,横刃必须修磨以达到上述效果。为满足曲轴油孔的深孔加工要求,可采用十字横刃磨法,见图2,得出两个径向刃,不仅增大前角(rnc=1~5)为正前角,而且加大了容屑空间。使切屑排出更为顺畅,切削振动小,定心良好。横刃缩短到0.075d为最佳。

抛物线型硬质合金钻头十字修磨图2

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仲钨酸铵结晶母液的回收与利用

受全球金融危机影响,当前许多有色金属冶炼企业的发展都面临着严峻挑战。钨冶炼行业同样也不容乐观,因而如何改进与完善钨冶炼的工艺流程,提高其综合回收率就显得愈加重要。目前,我国广泛采用碱分解-离子交换-蒸发结晶工艺生产仲钨酸铵(APT),同时也有经典法等进行生产。
 
在仲钨酸铵(APT)生产工艺中,APT结晶母液中WO3含量一般占全过程的5%~15%,此外还含有Mo、P、As等杂质,其典型成分见表1。如何经济合理地回收与利用APT结晶母液,是生产厂家和科研单位一直在研究的课题。选择合理的回收工艺对整个生产过程的工艺技术指标和经济效益都有很大的影响。


APT结晶母液成分

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仲钨酸铵晶体生长机理及形态研究

研究了掺入NH4Cl下仲钨酸铵(APT)的晶形变化,探讨了生长机理与晶体生长速率(LN)的关系在计算LN值时采用了将最终产品位度组成与生长质量速率结合的方法.结果表明:NH3·H2OH2OAPT按二维核或位错机理生长,晶体表面光滑,层状结构明显,部分小晶体具有螺卷状结构.NH4Cl- NH3·H2OH2OAPT生长则为二维成核或以最微小粒子集聚的连续生长机制.大颗粒晶体表面粗糙多孔,晶面界限不明,呈现生长丘形态.均相成核期 内晶核长大到一定尺寸时开始生成大小不一的由复合贯穿和复合接触孪晶构成的连生体.NH4Cl掺入促进连生体形成.表面粗糙及连生体多的APT松装比重下降、流动性差.

仲钨酸铵

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添加Ni元素对钨铜合金电极性能的影响(二)

除了钴Co元素,镍Ni也是一种常用的添加剂元素,钨铜合金电极的密度、硬度以及电导率的各项性能也会随着Ni元素的添加量变化而变化。

再根据Cu-Ni与Ni-W相图分析:

钨铜合金电极
 












从Cu-Ni与Ni-W的相图可以直观地看出镍Ni与铜Cu是无限互溶的,而钨W能溶于镍Ni中。因此,当钨铜混合粉中添加了镍Ni元素之后,孔隙度减小,钨铜合金电极的致密度提高,硬度也随之增加。除此之外,在添加Ni的烧结过程中,W颗粒在Cu液相的作用下发生了重排作用,缩短了其颗粒间的距离,从而进一步强化了致密化过程。通过扫描电子显微镜SEM(Scanning Electron Microscope)观察可以发现当Ni元素添加量为0%时,熔渗后的骨架颗粒分布较为均匀,晶粒度也较细。但是,随着Ni添加量的不断增加,钨骨架连接性非常好,且随着Ni含量的增加而长大,这也证明了Ni元素的添加量对烧结的致密性产生了极大的影响。

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添加Ni元素对钨铜合金电极性能的影响

除了钴Co元素,镍Ni也是一种常用的添加剂元素,钨铜合金电极的密度、硬度以及电导率的各项性能也会随着Ni元素的添加量变化而变化。

添加不同含量的Ni元素对W-25Cu钨铜合金密度和硬度的影响如下图所示:

钨铜合金电极
 













从图中不难看出钨铜合金电极密度对添加Ni元素比较敏感,当添加0.3%的Ni时,密度迅速增加,密度由不添加Ni时的14.9g/cm3迅速增加至17.0g/cm3.这在一定的程度上说明了添加微量的Ni元素可以获得相对密度较高的钨铜合金产品。然而随着镍Ni元素含量继续增加,钨铜合金电极的密度和硬度变化于开始相比小了很多,且有一定下降的趋势。

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抛物线型硬质合金钻头的设计要素 Ⅱ

本文第1部分提到抛物线型硬质合金钻头的设计要素包括抛物线型刃槽的设计和提高钻芯厚度,前者提高排屑和冷却能力,后者提高钻头的强度。本部分介绍抛物线型硬质合金钻头设计要素的另两个方面。

3、大螺旋角
钻头螺旋角相当于车刀的前角,此角越大,切削轻快,降低扭矩和轴向力。有利于排屑,但会削弱切削刃的强度,刚度和散热条件,然而,由于我们设计的钻头刃沟宽大,钻芯加厚,螺旋角加大的不利因素大大减少。针对曲轴油孔等深也加工,为改善排屑条件,我们一般把螺旋角选用为38~40度,图3显示了螺旋角和切削力之间的关系。

4、顶角加大
顶角φ小,切削刃口长度增加,切削厚度减少,切削宽度增大。使单位长度负荷降低。见图5。作用于钻头的轴向力减小,扭矩增加。见图4。顶角φ大时,取钻头轴接近方向R1,顶角小时,取接近半径方向R2。顶角大时,轴向抗力增加,顶角小时水平力H2增加。针对曲轴油孔加工要求有利排屑,扭矩低等特点,我们可选用顶角128~133度,使加加工时切屑向上窜出,刃沟的摩擦阻力较小,排出较顺利。

抛物线型硬质合金钻头参数图

抛物线型硬质合金钻头参数图

(结束。本文分为2部分,这是第2部分;第1部分请参考:http://news.chinatungsten.com/cn/tungsten-information/80663-ti-10444

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抛物线型硬质合金钻头的设计要素 Ⅰ

深孔钻头与加长型钻头一般用于所钻孔深与钻头直径之比大于6的场合;但深孔钻头与加长钻头相比有着更好的槽型,我们称之为抛物线槽型,这种抛物线槽型的设计有着更优良的排屑空间,深孔加工时就可获得更高的效率,一次加工完成工作任务,无需像加长钻头一样,钻孔时进进退退。可以减少钻孔时的退刀次数,提高进给量,更通畅的排屑,增强扭曲强度,延长钻头寿命,减少毛刺和提高加工工件的质量。抛物线型硬质合金钻有效的的做到了这些,可以快速,高效的对5至30倍径(l/d=5-30d) 的深孔进行加工,加工时间降至以往的1/5-1/10。

抛物线型硬质合金钻头的设计要素主要由以下四个方面:

1、抛物线型刃槽
钻削深孔,排屑困难是关键因素。只有排屑顺畅,不堵,不塞,切削液能比较顺利流入孔内,才能提高钻头耐用度和加工效率。因此改善排屑情况,是钻深孔的主要研究课题。我们将钻头刃槽作成抛物线槽型(见图1)。与麻花钻相比,充分增大螺旋槽空间减小排屑阻力,使切屑刃口排出,增加冷却液的流入量,降低切削摩擦和钻头磨损,降低切削扭矩和切削功率。
 
2、厚钻芯
加工曲轴等零件一般具有硬度高,强度大,切削力大的特点,用麻花钻来钻孔,都由于钻头强度低,刚性差,钻头磨损很快,有时甚至只能钻进一个窝。就会发出叫声,出现严重的烧损。针对材料切削负荷大的特点.我们既要注意到钻刃的锐利性。又要注意到它的强固性,设计钻头为厚钻芯结构,K=(0.4~0.8)d(见图2),钻体强度比普通钻头提高50%左右。提高耐用度30%~40%,而且抗颤振性,能得到改善。
 
抛物线型硬质合金钻头钻芯
 
(未完待续。本文分为2部分,这是第1部分;第2部分请参考:http://news.chinatungsten.com/cn/tungsten-information/80664-ti-10445
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抛物线型硬质合金钻头的钻削参数设置

虽然抛物线型硬质合计恩钻头的价格是标准麻花钻头的2~3倍,但它在深孔加工中表现出的的优异性能大大降低了每孔加工成本,因此成为机械工艺人员加工深孔的首选刀具。

在进行深孔加工中,为了最大限度地发挥钻头的切削性能,必须根据特定的长径比优化调整抛物线型硬质合金钻头的钻削参数,包括钻削速度和进给量。当钻削加工的长径比为4:1时,应将切削速度降低20%,进给率减小10%;当长径比为5:1时,应将切削速度降低30%,进给率减小20%;当长径比达到6:1~8:1时,应将切削速度降低40%;此外,当长径比为5:1~8:1时,应将进给率减小20%。 对于曲轴油孔等深孔加工,适宜采用较高的转速,利用甩屑的作用促使切屑排出,降低进给量,提高钻头的耐用度。在可能的情况下,保证充分的冷却,延长钻头的使用寿命。

切削实例1:被加工材料:40Cr;热处理状态:HB 270~300;切削速度:18m/min;进给量:0.044mm/r;钻孔直径:7mm;孔深:125mm。切削实例2:被加工材料:48Mn;热处理状态:HB 203~277;切削速度:18m/min;进给量:0.088mm/r;钻孔直径:8mm;孔深:84mm。当然,在实际操作中,具体的参数需要根据钻机的状态、钻头的质量和直径以及工件的具体材料做调整,下表列出了一些常用材料切削参数设置。

材料

铝合金

碳钢

球墨铸铁

钻型

S轻型

S中型

S强力型

切削速度(m/min)

43-47

16-30

15-20

进给量

(0.05-0.025)d

(0.05-0.025)d

(0.003-0.002)d

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硬质合金刀具常见表面涂层

刀具涂层是具有某些特殊性能的化合物,比如耐高温,不易氧化,高硬度等,具有涂层的硬质合金刀具往往比普通合金刀具具有高达数倍的的切削效率和工具寿命,而且有的涂层用来加工一些特殊性质的材料,如黏性较强的镍、铜等。硬质合金钻头表面涂层较常见的有如下几种:

1、氮化钛(TiN)涂层:该涂层可显著改善钻头的使用寿命和被加工孔的质量,与未涂层钻头相比,TiN涂层钻头更适合对多种材料工件(尤其是各种钢件)进行高速钻削加工。而且钻头的寿命也提高3倍以上。

2、碳氮化钛(TiCN)涂层:在适当的切削温度下,TiCN涂层比TiN涂层硬度更高、韧性更强、耐磨性更好,同样适合对多种工件材料(尤其是钢件)进行高速钻削加工。但在加工有色金属材料时应特别小心,因为TiCN涂层与有色金属具有较高化学亲和性,极易磨损。碳氮化钛涂层能提高工具寿命5倍以上。

3、氮化铝钛(TiAlN)涂层:该涂层可改善钻头的使用寿命,尤其适用于切削温度较高的加工场合。与TiCN涂层类似,TiAlN涂层也不太适合加工有色金属材料。 

4、金刚石粉末涂层:金刚石粉末主要是磨料,最长用于切割瓷片、石材等高硬度材料。在切割过程中因摩擦会产生大量的热,所以具有金刚石墨粉涂层的钻头必须使用水冷系统,防止过高温度积累损坏刀具。

5、氮化锆(ZrN)涂层:该涂层常用于非常高档的工具表面。此外还有立方氮化硼、氮化铝铬等涂层。

涂层硬质合金刀具

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