Характеристики поликристаллического кубического нитрида бора и применение для резки

Опубликовано: 2020-09-23 Издательство: FUNIK R&D Center

1. Характеристики поликристаллического кубического нитрида бора(PCBN)

Инструмент PCBN изготовлен из частиц CBN в качестве сырья, спекается при высокой температуре и высоком давлении в присутствии или в отсутствие связующего, его структура представляет собой цельный спеченный и композитный лист с цементированной сплавочной матрицей. Поскольку PCBN в основном состоит из CBN, инструменты PCBN обладают различными превосходными свойствами CBN. Показатели эффективности приведены в таблице 1. Основные характеристики:

Таблица 1 Механические свойства различных инструментальных материалов

 

Свойство материалов

цементированной сплав

керамика

PCBN

PCD

Механические характеристики

Твердость HV

1500~1700

1800~2500

3000-5000

4000~6000

Модуль Юнга GPa

590~630

300~400

580~680

680~810

Вязкость разрушения MPa

10.8

2.0~3.0

3.7~6.3

6.8~8.8

Тепловые характеристики

Теплостойкость ℃

800~1000

>1200

1400-1500

700-800

Теплопроводность W/(K·M)

17-125

20-29

40~100

500-2000

Коэффициент теплового расширения 10-6J/℃

4-9

6.3-9

2.1-4.8

0.9-4.8

(1) Высокая прочность и износостойкость

Поликристаллический кубический нитрид бора схож с алмазом по кристаллической структуре, и имеет твердость и прочность на сжатие, близкие к прочности алмаза. При резке используются инструменты PCBN, износостойкость также намного выше, чем у твердосплавных инструментов и керамических инструментов. Он может использоваться для обработки твердого чугуна и стали с высокой прочностью, высокой твердостью и высокой чувствительностью к теплу или других легированных материалов.

(2) Отличная химическая стабильность

CBN обладает высокой химической стабильностью, он не будет реагировать с железными материалами, когда температура достигнет до 1200-1300 ℃, и CBN не будет окисляться при высокой температуре 1000 ° C, а стойкость к окислению является высокой. Химический износ при обработке меньше, чем у других инструментальных материалов, и его можно использовать для резки и обработки различных материалов.

(3) Хорошая теплопроводность и низкий коэффициент трения

Теплопроводность CBN намного выше, чем у быстрорежущей стали, керамики и цементированного сплава, и теплопроводность инструментов PCBN будет увеличиваться с ростом температуры. Это делает температуру кончикалезвия не слишком высокой во время резки, что выгодно для увеличения срока службы инструмента . Когда CBN взаимодействует с другими материалами, коэффициент трения составляет около 0,1-0,3, что намного меньше, чем коэффициент трения (0,4-0,6) между цементированным карбидом и другими материалами, что снижает силу резания, снижает температуру резания и уменьшает явление залипания ножа во время обработки, позволяет эффективно избежать накопления стружки, тем самым улучшая качество обработки поверхности заготовки.

2. Применение инструментов поликристаллического кубического нитрида бора (PCBN)

Инструменты PCBN в основном используются для обработки труднообрабатываемых материалов и материалов высокой твердости (> HRC35), таких как инструментальная сталь, быстрорежущая сталь, закаленная сталь, аустенитный мягкий чугун и т. д., износостойкие материалы, такие как серый чугун, спеченный чугун и т. д. Сложные в обработке такие материалы, как материалы для поверхностного покрытия, поверхностно-упрочняющие сплавы, ковкий чугун и т. д. И инструменты PCBN могут заменить традиционный процесс шлифования, точность после обработки может достигать до IT5-IT6, шероховатость поверхности может достигать Ra0,8 ~ 0,2 мкм, может достигать до точности шлифования.

2.1 Обработка серого чугуна

Высокоскоростная резка серого чугуна - одно из типичных применений инструментов PCBN. Когда инструменты PCBN режут серый чугун с высокой скоростью, срок службы инструмента может в 20-30 раз превышать срок службы керамических инструментов. Для инструментов PCBN разных марок, чем выше содержание CBN, тем выше твердость, износостойкость и теплопроводность инструмента PCBN. Когда содержание феррита в материале из серого чугуна составляет менее 10%, он больше подходит для обработки резанием инструментов PCBN. В настоящее время инструмент PCBN имеет более длительный срок службы, поскольку при наличии слишком большого количества феррита ,он будет комбинироваться с борным элементом в CBN. Химические реакции происходят при высоких температурах во время резки, что увеличивает химический износ инструментов PCBN, что приводит к сокращению срока службы инструмента. При резке серого чугуна одним аспектом, который требует дополнительного внимания, является своевременность, то есть время после того, как заготовка отлита, пока инструмент PCBN не будет использован для резки. Это связано с тем, что серый чугун будет производить большое количество кислорода и азота. Вредно для долговечности инструментов PCBN, поэтому требуется некоторое время, чтобы кислород и азот испарились для обеспечения нормального срока службы инструментов. Общие дни старения - 10 дней. 

2.2 Обработка закаленной стали

Закаленная сталь является типичным труднообрабатываемым и износостойким материалом. В прошлом шлифование использовалось для обработки деталей из закаленной стали. Когда инструменты PCBN используются для обработки, закаленной стали, эффективность обработки выше, чем шлифование, и она больше подходит для резки деталей разной формы более гибкие, чем шлифовальные. Поскольку инструменты PCBN часто используют сухую резку, они также могут избежать загрязнения режущих отходов и сэкономить энергию. Качество обрабатываемой поверхности эквивалентно качеству шлифования, даже выше, чем шлифование. Высокая температура, создаваемая инструментом PCBN во время высокоскоростной резки закаленной стали, непрерывно смягчает область резки материала заготовки для выполнения процесса резки. По сравнению с инструментами из цементированного карбида эффективность значительно улучшается, шероховатость поверхности заготовки может быть улучшена, а точность обработки может быть улучшена.

2.3 Труднообрабатываемые материалы

Условно говоря, применение и преимущества инструментов PCBN при обработке чугуна с ковким или вермикулярным графитом относительно невелики. Во время обработки ковкого чугуна или чугуна с вермикулярным графитом, инструменты PCBN подвержены сильному химическому износу, и срок службы инструмента сокращается. Поэтому, когда необходимо использовать инструменты PCBN для обеспечения точности размеров и геометрических допусков деталей, на них обычно наносится покрытие для защиты инструментов PCBN, и увеличения их долговечности. В дополнение к вышеупомянутым типичным применениям инструменты PCBN могут также использоваться для резки суперсплавов на основе никеля, цементирующих сплавов, цементированных сплавов, керамики, порошковой металлургии и других материалов. Он имеет хорошие преимущества в эффективности обработки, точности размеров заготовки, шероховатости поверхности и долговечности инструмента, и широко используется.

3. Заключение

Режущий инструмент PCBN отличается высокой эффективностью обработки, длительным сроком службы и низкими затратами на обработку и широко применяется при обработке черных металлов, таких как серый чугун и закаленная сталь.В то же время он может выполнять высокоскоростную резку высокотемпературных сплавов, материалов для термического напыления, цементированного сплава и других труднообрабатываемых материалов. Шлифование можно заменить точением, что значительно повышает эффективность обработки. Применение инструментов PCBN решает проблемы обработки резанием черных металлов и имеет большое значение для продвижения высокоскоростной технологии обработки резанием.

ВЕРХНЯЯ

       
ym(68089120,'reachGoal','form_submit_success')