【摘要】：隨著高速和超高速切削加工、精密模具和工具制造、納米加工和微細(xì)加工的發(fā)展，對(duì)刀具切削性能的要求日益提高。與普通中等晶粒度和細(xì)晶硬質(zhì)合金相比，超細(xì)WC-Co類硬質(zhì)合金具有更高的硬度、耐磨性和橫向斷裂強(qiáng)度，正成為硬質(zhì)合金刀具領(lǐng)域的一個(gè)重點(diǎn)發(fā)展方向。本文采用低壓燒結(jié)方法，制備了0.2級(jí)不同含鈷量WC-Co類超細(xì)硬質(zhì)合金刀具、0.5級(jí)含鈷10wt.%的有與無晶粒長大抑制劑、粉末熱處理與直接燒結(jié)WC-Co類超細(xì)硬質(zhì)合金刀具。通過顯微組織結(jié)構(gòu)分析、力學(xué)和物理性能測(cè)試、切削力、切削溫度、零件已加工表面粗糙度、刀具磨損和破損試驗(yàn)，對(duì)超細(xì)硬質(zhì)合金刀具的切削性能進(jìn)行了深入分析，，探討了超細(xì)硬質(zhì)合金刀具的切削機(jī)理。運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)方法，對(duì)不同工藝和成分的超細(xì)硬質(zhì)合金刀具切削性能進(jìn)行了綜合評(píng)判，為鎢鈷類超細(xì)硬質(zhì)合金刀具的研發(fā)和應(yīng)用提供理論依據(jù)和數(shù)據(jù)支撐。本文的主要工作內(nèi)容及所取得的成果如下： （1）對(duì)試驗(yàn)用0.2級(jí)和0.5級(jí)不同超細(xì)硬質(zhì)合金刀具材料的顯微組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析、并對(duì)其力學(xué)和物理性能進(jìn)行了測(cè)試，結(jié)果表明：硬質(zhì)相WC晶粒超細(xì)化和燒結(jié)前對(duì)粉末進(jìn)行熱處理均可以改善超細(xì)硬質(zhì)合金的顯微組織結(jié)構(gòu)，在一定程度上提高超細(xì)硬質(zhì)合金的綜合力學(xué)性能；超細(xì)硬質(zhì)合金的顯微組織結(jié)構(gòu)與粘結(jié)相鈷的含量密切相關(guān)，過高或過低的含鈷量都對(duì)超細(xì)硬質(zhì)合金的顯微組織結(jié)構(gòu)不利，降低超細(xì)硬質(zhì)合金刀具的物理和力學(xué)性能；添加晶粒長大抑制劑在提高晶粒尺寸的均勻度、致密度和硬度的同時(shí)，也會(huì)使超細(xì)硬質(zhì)合金的韌性下降。 （2）對(duì)0.2級(jí)和0.5級(jí)不同超細(xì)硬質(zhì)合金刀具車削高溫合金GH2132進(jìn)行了切削力、切削溫度和已加工表面粗糙度試驗(yàn)，對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了線性回歸處理和分析，對(duì)零件已加工表面進(jìn)行了微觀形貌觀察，得到了不同超細(xì)硬質(zhì)合金刀具切削力、切削溫度和已加工表面粗糙度隨切削參數(shù)變化的規(guī)律和經(jīng)驗(yàn)公式，并與普通中等晶粒度和細(xì)晶硬質(zhì)合金刀具進(jìn)行了對(duì)比。切削用量三要素對(duì)刀—屑間平均摩擦系數(shù)的影響不明顯，但對(duì)切削力和單位切削力的大小、切削溫度和已加工表面粗糙度均有影響，且隨著切削速度的增大，零件已加工表面粗糙度有減小的趨勢(shì)；隨著晶粒度的減小，單位切削力有減小的趨勢(shì)，表面粗糙度有增大的趨勢(shì)，晶粒度的大小對(duì)切削溫度的影響隨切削用量的變化呈現(xiàn)非線性關(guān)系；含鈷量多少對(duì)切削力、刀—屑間平均摩擦系數(shù)、切削溫度和零件已加工表面粗糙度的影響呈現(xiàn)出一種復(fù)雜的非線性關(guān)系，適當(dāng)?shù)暮捔靠梢允骨邢髁�、刀—屑間平均摩擦系數(shù)和切削溫度保持在較低的水平；添加晶粒長大抑制劑將使0.5μm級(jí)超細(xì)硬質(zhì)合金刀具單位切削力和刀—屑間平均摩擦系數(shù)增大，零件已加工表面粗糙度減小，對(duì)切削溫度的影響主要與切削用量的大小和刀具材料的導(dǎo)熱系數(shù)有關(guān)；粉末熱處理將使其單位切削力、刀—屑間平均摩擦系數(shù)和零件已加工表面粗糙度減小，改善零件已加工表面質(zhì)量，并可在一定程度上降低切削溫度，但降低的程度與是否添加晶粒長大抑制劑有關(guān)。 （3）通過對(duì)刀具磨損原因的分析，建立了硬質(zhì)合金刀具后刀面磨損的數(shù)學(xué)模型，并對(duì)超細(xì)硬質(zhì)合金刀具進(jìn)行了切削難加工材料磨損和破損試驗(yàn)，對(duì)刀具后刀面磨損微區(qū)微觀形貌和化學(xué)成分分別進(jìn)行了觀察和分析，結(jié)果表明：超細(xì)硬質(zhì)合金刀具高速切削高溫合金時(shí)磨損的主要原因是粘接磨損；硬質(zhì)相WC的晶粒越細(xì)，刀具耐磨性越好；適當(dāng)降低含鈷量有助于提高超細(xì)硬質(zhì)合金刀具的抗磨料磨損、擴(kuò)散磨損和氧化磨損性能，適當(dāng)提高含鈷量有助于提高超細(xì)硬質(zhì)合金刀具的抗粘接磨損和抗崩刃破損性能，但過高或過低的含鈷量都將對(duì)刀具的耐磨性和抗破損性能產(chǎn)生不利的影響；進(jìn)行粉末熱處理的超細(xì)WC-Co類硬質(zhì)合金刀具耐磨性和抗破損性能得到提高；適當(dāng)添加晶粒長大抑制劑可在一定程度上提高超細(xì)WC-Co類硬質(zhì)合金刀具耐磨損和抗沖擊破損性能；試驗(yàn)結(jié)果所反映的規(guī)律與所建立的刀具后刀面磨損數(shù)學(xué)模型一致。 （4）根據(jù)試驗(yàn)所用WC-Co類硬質(zhì)合金刀具顯微組織結(jié)構(gòu)分析的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，采用模糊聚類分析方法，得到WC-Co類硬質(zhì)合金刀具模糊聚類關(guān)系圖；運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)的方法，把影響刀具材料切削性能的各項(xiàng)指標(biāo)結(jié)合在一起，建立了考慮各切削性能指標(biāo)的綜合模糊評(píng)判模型，并對(duì)試驗(yàn)所用超細(xì)硬質(zhì)合金刀具切削難加工材料的切削性能進(jìn)行了綜合評(píng)判，確定了最優(yōu)超細(xì)硬質(zhì)合金刀具的晶粒尺寸、成分和制作工藝。 （5）通過對(duì)直徑0.5mm的0.5μm級(jí)和0.6μm級(jí)超細(xì)硬質(zhì)合金鉆頭與細(xì)晶硬質(zhì)合金鉆頭的磨損和壽命對(duì)比試驗(yàn)，研究了不同工藝條件制作的0.5μm級(jí)WC-Co類超細(xì)硬質(zhì)合金微細(xì)鉆頭的鉆削性能，分析了使用壽命最好的YG10U-Ar-GGI微細(xì)鉆頭切削刃磨損和折斷斷口的形貌，初步探討了微鉆的磨損規(guī)律和折斷失效機(jī)理。
【圖文】：

性能影響因素性能主要包括物理性能、化學(xué)性能和力料的超細(xì)晶硬質(zhì)合金來說，硬度、橫向抗沖擊韌性、化學(xué)穩(wěn)定性、熱脹系數(shù)等盡力改善這些性能。通常超細(xì)硬質(zhì)合金孔隙率等因素強(qiáng)烈影響著超細(xì)硬質(zhì)合金-53]，是超細(xì)硬質(zhì)合金制備過程中必須重性能與顯微組織和成分之間關(guān)系的基本理組織結(jié)構(gòu)和成分等因素與性能之間關(guān)系模型。d 理論[54]d提出了WC-Co硬質(zhì)合金的橫向斷裂強(qiáng)度。

刀片成形模具
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG711

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2518815