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PCBN刀片性能优秀的秘密?在制作过程中这些因素会影响

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【摘要】:
PCBN刀片性能优秀的秘密?PCBN刀片的质量受到哪些关键因素的影响?本片文章给您答案

1 基体材料的选择

鉴于碳化钨硬质合金所具备的高硬度、优异导热性和韧性,其作为PCBN刀片基体材料的选择尤为普遍。其中,Co作为重要的溶剂和粘结剂,能有效提升CBN的烧结度,从而增强PCBN的整体强度。然而,必须注意控制碳化钨硬质合金中Co的含量,避免过高的Co含量导致PCBN刀片耐磨性下降,进而缩短刀具的使用寿命。


2 CBN晶粒的清洁度与粒度

CBN晶粒的表面清洁度对于PCBN的烧结质量具有直接影响。因此,在烧结前对CBN晶粒进行严格的处理至关重要,以去除晶粒表面的水分、氧化物等杂质。这一处理过程通常在真空或氢气、氨气等还原性气体环境下进行,持续1~2小时。杂质的残留会严重影响CBN颗粒间及其与粘结剂间的粘结强度,从而降低PCBN刀片的强度和耐磨性能。



此外,CBN颗粒的大小不仅影响PCBN刀具的切削表面质量,还对粘结剂的烧结能力产生重要影响。一般而言,较小的CBN颗粒度有助于提升切削表面质量,并增强刀具的抗冲击能力和耐磨性。然而,在烧结过程中,过小的颗粒度可能导致颗粒间间隙减小,影响粘结剂元素的渗透量。因此,在烧结时,应综合考虑选择适当的混合粒度,并根据所选粘结剂的粘结能力确定合适的粒度范围。


3 CBN晶粒含量

CBN含量对PCBN刀具的硬度和导热性具有显著影响。随着CBN含量的增加,刀具的硬度和导热性也相应提升。高含量PCBN刀具以其高硬度和高导热性为特点,特别适用于加工高硬度合金及含有高硬质点的材料,如冷硬铸铁、耐热合金等。而低含量PCBN刀片则多采用陶瓷粘结剂,具有良好的耐热性,适用于加工淬硬钢等材料,如合金钢、轴承钢、模具钢、碳钢等。


4 粘结剂的选择

在PCBN烧结过程中,粘结剂的选择至关重要。理想的粘结剂应具有与CBN相近的物理化学性能,以最大限度地保留PCBN刀具的切削性能;同时,应易于达到熔点温度或在此温度下展现出良好的塑性;此外,相对于CBN应具有足够的化学活性,以促进六方氮化硼(HBN)向CBN的转化。

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常用的粘结剂按其物理化学性质可分为金属粘结剂(如Ni、Co、Ti、Ti-Al等)和陶瓷粘结剂(如TiN、TiC、TiCN、Al2O3等);按其作用可分为催化剂(如Al、AlN、AlB2、Si等)和溶解剂(如Ti、Ni、Co、TiN、TiC、TiCN等)。粘结剂的种类和含量对PCBN刀片的性能具有显著影响。例如,碳化物、氮化物和碳氮化物能提升PCBN刀片的抗化学磨损能力和抗冲击能力,但含量过高可能降低刀具硬度并缩短其使用寿命。钴作为最常用的粘结剂之一,能有效提高CBN的烧结度;而Ti陶瓷粘结剂则能增强PCBN刀片的韧性。此外,铝及铝的化合物能与CBN颗粒及其他粘结剂发生反应,增强颗粒间的粘结强度,提高刀具的耐磨性。Si和Al、AlN、AlB2的混合物是HBN向CBN转化的有效催化剂,在陶瓷粘结剂中加入少量这些元素还能增强CBN间的粘结,形成连续的陶瓷相。以铝化镍作为粘结剂的PCBN复合片具有良好的导电性,适合采用低成本电火花切割技术进行加工。