硬质合金刀具崩刃打刀的原因及对策

在切削过程中有时会出现硬质合金刀具崩刃打刀现象,为减少类似现象的发生,在此特总结出以下十条原因及其相应对策:
    
一、刀片牌号、规格选择不当。如刀片的厚度太薄、或粗加工时选用了太硬太脆的牌号。
  对策:增大刀片厚度或将刀片立装,选用抗弯强度及韧性较高的牌号。
二、刀具几何参数选择不当。
  对策:(1)适当减小前、后角;(2)采用较大的负刃倾角;(3)减小主偏角;(4)采用较大的负倒棱或刃口圆弧;(5)修磨过渡切削刃,增强刀尖。
三、刀片的焊接工艺不正确,造成焊接应力过大或焊接裂缝。
  对策:(1)避免采用三面封闭的刀片槽结构;(2)避免采用氧炔焰加热焊接;(3)尽可能改用机械加固的结构
四、切削用量选择不合理。如用量过大,是机床闷车;断续切削时,切削速度过高,进给量过大;毛坯余量不均匀时,切削深度过小;切削高锰钢等加工硬化倾向大的材料时,进给量过小等。
  对策:重新选择切削用量。
五、机械加固式刀具的刀槽底面不平整,或刀片伸出过长等结构上的原因。
  对策:(1)修正刀槽底面;(2)减小刀片的伸出长度 ;(3)碎硬刀杆或在刀片下面增加硬质合金垫片。
六、刀具磨损过渡。
  对策:及时换刀或更换切削刃
七、切削液流量不足或加注方法不正确,造成刀片聚冷聚热而损坏。
  对策:(1)加大切削液的流量;(2)合理布置切削液喷嘴的位置;(3)采用有效的冷却方法如喷雾冷却等,提高冷却效果;(4)采用干切削减小对刀片的热冲击。
八、刀具安装不正确。如,切断车刀安装过高或过低;端面铣刀采用不对称顺铣。
  对策:重新安装刀具
九、工艺系统刚性太差,造成切削振动过大。
  对策:(1)增加工件的辅助支撑,提高工件装夹刚性;(2)减小刀具的悬伸长度;(3)适当减小刀具的后角;(4)采用其他的消振措施。
十、操作不甚。如,刀具从工件中间切入是动作过猛、尚未退刀,即行停车等。
对策:注意个人的操作法法
 
在切削过程中如能注意以上十个方面,就能大大减少硬质合金刀具崩刃打刀现象的发生。
 
 
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选择超细晶粒硬质合金刀具的重要性

刀具的品质取决于刀具的基材、几何形状和涂层。如果刀具的基材选择不当,即使是选用世界上最好的设计和涂层也发挥不出其功效。而基材质量最显著的指标就是晶粒度。一般而言,晶粒度越小的刀具越适合用于高速加工场合。因此,在切削过程中选择超细晶粒硬质合金刀具至关重要。
 
硬质合金刀具材料的发展主要是对细晶粒和超细晶粒硬质合金刀具及整体硬质合金刀具的开发,使硬质合金的抗弯强度得到大大提高,可替代高速钢制造小规格钻头、立铣刀和丝锥等量大面广的通用刀具,其切削速度和刀具寿命也远远超过了高速钢。 
 
对于高速加工,推荐使用0.5μm或更小的晶粒度。 即便是晶粒度相当也还会存在一些其他的因素影响刀具的品质,这些因素就是硬度和横向断裂强度。对于给定的基材,硬度和横向断裂强度会受到钴含量的影响。以往为提高硬质合金的韧性,通常是增加Co的含量,所付出的代价是硬度降低。现在,这种情况可通过细化晶粒得到补偿,并使硬质合金的抗弯强度得到提高,已达到并超过普通HSS钢的抗弯强度,从而使超细颗粒硬质合金受到青睐。超细晶粒硬质合金刀具的另一优点是刀具的刃口锋利,尤其适用于高速切削粘而韧的材料。
 
 
 
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电场碱分解黑钨矿

我国拥有丰富的钨矿资源,黑钨矿是提取钨产品的主要原料。首先是用选矿方法分离和负极得出黑钨矿,然后进行湿法冶金处理。目前,黑钨矿的分解主要是采用NaOH碱溶液压煮法,通常需要在密闭容器内于碱溶液沸点以上的温度下进行较长时间浸出。以下是一种在交变电场中碱分解黑钨矿的新方法,目的是利用电场的作用强化黑钨矿的分解过程。

电场碱分解黑钨矿首先将一定量的黑钨精矿同NaOH和水按一定比例混合成半固体状浆料,置于两钢板电极之间,在交变电场中进行碱分解。当量电极间施加一定的电压时,极间产生放点,矿浆温度可迅速升高到180-220℃,电流通过的时间较短,为了确保反应进行完全,总时间设定为30min。在交变电场中碱分解后的物料,取出后进行水浸,控制水温为50-60℃,浸出30min,固液分离后可获得分解后的黑钨矿。

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白钨尾矿浮选回收黑钨矿

在白钨回收的过程中含有一定量的黑钨矿,为了提高钨资源的有效利用,增加白钨尾矿的可利用价值,可将白钨尾矿进行再加工浮选回收黑钨矿。白钨尾矿浮选回收黑钨矿主要是经强磁选(一次粗选,一次扫选)回收而得的。在强磁选的过程中采用的是高梯度强磁设备,脉动冲程12cm,冲次200次/min,粗选和扫选磁场强度为1.0T,连续操作4天浮选回收黑钨矿,使用该方法回收黑钨矿的回收率了达到73.26%。

白钨尾矿浮选回收黑钨矿主要是根据黑钨矿具有弱磁性的特点,采用高梯度磁选设备进行回收白钨矿中的黑钨矿,既可以提高黑钨矿强磁精矿选别指标,又可以减少黑钨矿浮选处理量,工业试验结果表明,该工艺师用于预处理低品味黑钨矿的有效方法。

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硬质合金刀具回收再利用

硬质合金刀具回收后重复利用是钨全球环境方针的一部分。钨是一种具有高温属性和超高密度的独特金属,可用于制作硬质合金刀具。全世界钨总储量约为700万吨,而中国则是世界钨储量最大的国家。以目前的年消耗量来推算,世界钨储量只能再维持约100年。
 
硬质合金刀片实际上只有5%的材料被磨损掉,其余的95%都完好无损。目前循环利用的钨金属只占每年总消耗量的30%以下。可见硬质合金刀具回收后进行重复利用是非常有必要的。此举不仅能够获得可持续的竞争力而且能够赢得社会公众的尊重。机床在使用过程中不仅消耗能源,还会产生固体、液体和气体废弃物,对工作环境和自然环境造成直接或间接的污染。机床轻量化、低能耗、降低加工过程中固体、液体和气体废弃物排放,采用可回收材料制造以及报废后可回收再利用,是未来绿色生态机床的愿景。因此,硬质合金刀具回收再利用不仅在经济上,而且在环境上都有非常大的意义。
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钨合金在辐射领域的重要性

为了定量的描述辐射场,可以用某种方法确定辐射场中的粒子数目。例如研究在辐射场中传播的γ光子数目等。粒子数( N )是发射、转移或接收的粒子数目。粒子数密度是表征辐射场疏密程度的一个物理量,定义为单位体积中自由粒子的数目。辐射场中每一个粒子都具有一定的能量,将所有粒子能量(不包括静止能量)求和,即得到辐射能。它可能是一个辐射源发出的辐射能量,也可能是辐射场中传输的辐射能量,或是被一物体吸收的辐射能量。辐射能( R )是发射、转移或接受的辐射粒子的能量。

屏蔽材料的密度是衡量制品屏蔽性能的一个重要参数。钨合金为高密度合金,其钨含量通常在 90%(质量分数)以上,其密度通常也在17g/cm3以上,由于钨合金的高硬度、高熔点、辐射防护性能好、机械性能强、可朔性强、抗压强度大、环保无公害等优良特性,是其成为辐射场中γ粒子及X射线等重要屏蔽材料。


钨合金屏蔽件


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钨合金屏蔽件的性能要求

钨合金屏蔽件作为一种应用较为广泛的屏蔽件,要求其具有热膨胀系数小、抗蚀性和抗氧化性能好、导电导热性能好,强度高、延性好、抗冲击韧性好,良好的射线吸收能力、环境友好且射线防护能力强等性能。而冷却速度对钨合金屏蔽件的性能有着重要的影响。

冷却速度对钨合金性能的影响主要与钨合金中杂质元素的偏析、金属间化合物的沉淀和氢脆等因素有关。慢冷有利于避免氢脆,而快冷则有利于控制杂质元素的偏析和金属间化合物的沉淀。基体冷却时所形成的组织基本上就决定了钨合金的性能。同时,冷却速度对钨合金力学性能的影响很大,其中除了有孔洞形成而带来的影响外,保护气氛也起一定的作用。孔洞通常在凝因时产生,基体孔洞的形成有两种可能:游离气体析出或基体相的体积收缩在固态W晶粒旁形成孔洞。


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钨合金屏蔽件对高能光子的辐射防护

γ 和 X 射线是波长较短的电磁辐射,属于高能光子,同时两者的起源不同。由原子核能级变化(核反应和核衰变等)和基本粒子转变(基本粒子衰变、基本粒子湮灭等)产生的电磁辐射光子称作γ射线。由带电粒子在原子核库仑场中慢化或原子核外电子能量变化产生的电磁辐射称为X射线(前者称为韧致辐射X射线,后者称为特征 X 射线)。

目前的光子辐射防护材料,对低能光子的防护效果较好,这是因为低能光子的穿透能力相对高能光子较弱,容易防护。在高能光子辐射防护材料方面,主要有钨、铅、钡等合金材料,但是材料中防护元素(铅、钡)的的物理性能(特别是力学、热学性能)以及材料的成型工艺之间的矛盾并没有很好的解决。钨合金屏蔽件材料,与含铅屏蔽材料相比,具有无毒、成型加工性能优良、冲击性能较好及对高能光子屏蔽效果良好等特点,因此被经常应用于高能光子辐射防护领域。


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钨合金屏蔽件对高辐射能粒子的屏蔽作用

辐射场中每一个粒子都具有一定的能量,将所有粒子能量(不包括静止能量)求和,即得到辐射能。它可能是一个辐射源发出的辐射能量,也可能是辐射场中传输的辐射能量,或是被一物体吸收的辐射能量。辐射能( R )是发射、转移或接受的辐射粒子的能量。辐射场中的粒子一般具有不同的能量,例如235U 裂变产生0MeV~18MeV的中子;不带电粒子与物质相互作用产生的带电粒子的能量也是不同的。

钨合金屏蔽件是一种耐高温,适用性很强的屏蔽件。对辐射能量较高的中子以及X射线、γ射线具有很好的屏蔽作用。钨合金屏蔽件可设计成各种形状,有很强的适用性。钨合金的密度高,体积小,同时,钨合金屏蔽件的重量只有铅的25%到50%。所以钨合金被作为屏蔽件的理想材料。


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钨合金屏蔽件对电离辐射的屏蔽性

能够引起电离的带电粒子和不带电粒子统称电离辐射。当快带电粒子通过物质时,通过库仑力相互作用直接在物质中沉积能量并引起电离,这种通过初级过程引起电离的粒子称作直接电离辐射;光子和中子等不带电粒子穿过介质时首先将能量转移给带电粒子,随后这些次级快带电粒子再沉积能量和引起电离,这种通过次级过程引起电离的不带电粒子称作间接电离辐射。电离辐射的特点是波长短、频率高、能量高的射线。电离辐射可以从原子、分子或其他束缚状态放出一个或几个电子的过程。电离辐射是一切能引起物质电离的辐射总称,其种类很多,高速带电粒子有α粒子、β粒子、质子,不带电粒子有中子以及X射线、γ射线。

材料对电离辐射的屏蔽性能与材料的密度密切相关。更高的密度意味着更好的射线吸收能力和射线屏蔽能力。由于钨合金的密度比其他材料高,同时不产生二次韧致辐射。因此,高比重钨合金屏蔽件对射线的吸收能力和屏蔽能力比其他传统屏蔽材料强。


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