立方氮化硼刀片是利用人工方法在高溫高壓條件下用立方氮化硼微粉和少量的結(jié)合劑合成的,其硬度僅次于金剛石而遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其它材料,因此它與金剛石刀具統(tǒng)稱為超硬刀具。
早期的立方氮化硼刀片主要以焊接復(fù)合片為主,目前依然廣泛應(yīng)用,其特點(diǎn)就是能夠?qū)崿F(xiàn)高速高效加工甚至"以車代磨",但在切削加工的實(shí)際生產(chǎn)中,遇到很多斷續(xù)加工淬硬鋼,硬鑄鐵,灰鑄鐵,夾砂、白口鑄鐵這些領(lǐng)域中,復(fù)合式焊接立方氮化硼(PCBN)刀片經(jīng)常崩刃、打刀,所以出現(xiàn)了整體式立方氮化硼刀片。
立方氮化硼刀片主要應(yīng)用于灰鑄鐵,耐磨鑄鐵,各種高硬度材料(如冷熱作工具鋼、高速鋼、軸承鋼、粉末冶金鋼、粉末冶煉金屬、馬氏體不銹鋼、高強(qiáng)度鋼、高錳鋼、白口鑄鐵、奧氏體鐵等)的切削加工。
焊接復(fù)合式立方氮化硼刀具主要用于精加工,由于其韌性差、抗沖擊性能(較脆)不足,不能承受稍大的切削力(與刀具角度大小有關(guān)),在斷續(xù)加工時(shí)容易崩刀,在使用時(shí)吃刀深度(單邊加工余量)最好在0.2mm以下為佳,采用高速切削(不能選低速),這村料的耐磨性、耐熱性很好,但刃磨要求高。
整體式立方氮化硼片可斷續(xù)加工,且遇到夾砂、白口鑄件不崩刃,在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中,如果焊接復(fù)合式立方氮化硼刀具崩刃,或需要粗加工、精加工一把刀完成的,經(jīng)常用整體立方氮化硼(PCBN)刀片。
立方氮化硼刀片是利用人工方法在高溫高壓條件下用立方氮化硼微粉和少量的結(jié)合劑合成的,其硬度僅次于金剛石而遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其它材料,因此它與金剛石刀具統(tǒng)稱為超硬刀具。它具有很高的硬度、熱穩(wěn)定性和化學(xué)惰性,其熱穩(wěn)定性遠(yuǎn)高于金鋼石,對(duì)鐵系金屬元素有較大的化學(xué)穩(wěn)定性,因此常用于黑色金屬的切削。立方氮化硼刀片的使用是對(duì)金屬加工的一大貢獻(xiàn),導(dǎo)致切削發(fā)生革命性變化,是切削技術(shù)的第二次飛躍。
立方氮化硼的價(jià)格500左右。堅(jiān)硬黑色有光澤晶體。硬度比工業(yè)金剛石低,但比碳化硅高。與大多數(shù)陶器相比,易碎性較低。具有大的熱能中子俘獲截面。抗化學(xué)作用強(qiáng)。不受熱和硝酸的侵蝕。溶于熔化的堿中,不溶于水和酸...
陶瓷在1200~1450℃ 的切削溫度下仍然可以進(jìn)行切削。而立方氮化硼道具的耐熱性可達(dá)1400℃~1500℃,比金剛石的耐熱性(700℃~800℃)高出一倍,是材料中耐熱性最高...
從外企來(lái)看,CBN可以找可樂(lè)滿、肯納金屬、瓦爾特、山高、住友等。 山特維克集團(tuán)收購(gòu)了GE的部門鉆石創(chuàng)新,因此可樂(lè)滿、瓦爾特等山特維克集團(tuán)企業(yè)的CBN原料相對(duì)應(yīng)該比較好,而瓦爾特的中國(guó)工廠(瓦爾特?zé)o錫)...
立方氮化硼刀片種類
按照結(jié)構(gòu)分為焊接復(fù)合式立方氮化硼刀片與整體聚晶立方氮化硼刀片;前者是由立方氮化硼復(fù)合層焊接到硬質(zhì)合金基體上組成各種車削刀片或其他鏜孔用刀具,后者是整體聚晶結(jié)構(gòu)刀片。區(qū)別如下圖:
眾所周知,決定切削刀具的性能三個(gè)要素為基體材料,刀具涂層和幾何槽形。正因?yàn)槿绱?,中?guó)雖然作為硬質(zhì)合金礦產(chǎn)的資源國(guó),但在刀具成品方面,由于國(guó)內(nèi)外的涂層技術(shù)和槽型設(shè)計(jì)的技術(shù)差距,雖是相同材質(zhì)的棒料和刀坯,國(guó)產(chǎn)硬質(zhì)合金在性能上一直受制于國(guó)外大的刀具品牌。目前,根據(jù)立方氮化硼材料的物性和立方氮化硼刀片的制備過(guò)程,其不用任何涂層和復(fù)雜槽型,性能完全靠其基體性能決定,而其本身的物性決定了具有無(wú)可超越的優(yōu)勢(shì)!所以它必將帶來(lái)新的切削技術(shù)革命,并作為刀具國(guó)產(chǎn)化的先驅(qū)。
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研究人員用一種新型的的合金方法熔合鉆石和立方氮化硼,研制出了一種超硬材料。2015年9月8日華盛頓——人們都說(shuō)鉆石是堅(jiān)固不變的,這當(dāng)然是除了它們?cè)诟邷叵卤挥脕?lái)切割鐵、鈷、鎳、鉻、釩時(shí)被氧化的情況。相反,立方氮化硼具有優(yōu)秀的化學(xué)惰性,但其硬度卻只有鉆石的一半。
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通過(guò)復(fù)合電刷鍍?cè)?0鋼基體表面制備鎳鐵–立方氮化硼(CBN)復(fù)合鍍層。研究了施鍍電壓、鍍液溫度及鍍筆速率對(duì)復(fù)合鍍層中CBN含量的影響,分析了鍍層中CBN含量與耐磨性之間的關(guān)系。復(fù)合電刷鍍NiFe–CBN的鍍液組成和最佳工藝條件為:NiSO4·6H2O 270~300 g/L,FeCl2·2H2O 23~27 g/L,H3BO326~30 g/L,Na3C6H5O7·2H2O 20~30 g/L,糖精2~3 g/L,十六烷基三甲基溴化銨0.2~0.3 g/L,pH 3.2~4.0,電壓14 V,溫度50°C,鍍筆速率15 m/min,時(shí)間100~120 min。在最佳工藝下所得鍍層的CBN質(zhì)量分?jǐn)?shù)為9.8%,顯微硬度為770 HV,耐磨性和結(jié)合力良好。
⑴切削速度高:用HLCBN立方氮化硼刀片切削硬鑄鐵時(shí),可以使用較高的切削速度。當(dāng)Vc=60 m/min,切削160 min后,后刀面只磨損了0.16 mm。而使用YG6X硬質(zhì)合金刀具的切削速度只有6.6 m/min,僅為立方氮化硼刀具的1/9。
⑵耐用度高:用立方氮化硼圓刀片,以Vc=40 m/min、f=0.16 mm/r的切削用量加工HRC55的冷硬鑄鐵,刀具耐用度為500 min,而用陶瓷刀具加工時(shí)刀具耐用度只有5 min。立方氮化硼刀具的耐用度是陶瓷刀具的100倍。
⑶加工精度和表面質(zhì)量好:用硬質(zhì)合金刀具車削HRC50的表面噴涂冷硬鑄鐵軋輥,當(dāng)Vc=20 m/min、αp =0.3 mm、f=0.22 mm/r時(shí),圓度誤差高達(dá)0.5 mm,表面粗糙度Ra為12.5μm;而使用立方氮化硼刀具車削,切削速度提高了,圓度誤差很小,表面粗糙度Ra小于0.8μm。
⑷金屬切除率高:河南超硬材料研究所研制的立方氮化硼整體聚晶刀片開(kāi)始在重載粗加工的應(yīng)用,立方氮化硼刀具開(kāi)始應(yīng)用到大進(jìn)給,大吃深的粗加工中,比硬質(zhì)合金刀具的切除率更高。譬如用立方氮化硼刀具切削冷硬鑄鐵軋輥,可以獲得極高的金屬切除率。例如,當(dāng)Vc=6l m/min、αp =/mm、f=0.94 mm/r時(shí),金屬切除率達(dá)400 cm3/min,刀具幾乎沒(méi)有磨損。
⑸可以代替磨削:ASH離心式泥漿泵是用極耐磨的鎳鉻白口鐵制造的。這種材料極難切削,以前認(rèn)為只能用磨削加工,但磨削時(shí)的高溫會(huì)使工件產(chǎn)生熱裂紋??梢圆捎昧⒎降鸬毒咭攒嚧ァ_@種刀具抗彎強(qiáng)度高,經(jīng)得起沖擊載荷。采用立方氮化硼圓形刀片,粗車時(shí),Vc=55 m/min,αp =3 mm,f=0.25 mm/r;精車時(shí),f=0.2 mm,表面粗糙度Ra為0.8μm。
此外,還可以銑代磨加工鎳鉻白口鐵,也采用圓形帶倒棱的立方氮化硼刀片做成銑刀,以Vc=175~225 m/min、αf =0.1~0.25 mm/z、αp =0.5~2.5 mm的用量進(jìn)行銑削,表面粗糙度Ra可達(dá)2~2.5μm。