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超硬刀具材料未来是否有市场
时间:2019-04-24

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随着材料工业及精密机械工业的发展,精密切削、超精密切削和难切削材料使用的增多,超硬刀具材料的应用日益广泛。超硬材料刀具具有工效高、使用寿命长和加工质量好等特点,过去主要用于精加工,近几年来由于改进了人造超硬刀具材料的生产工艺,控制了原料纯度和晶粒尺寸,采用了复合材料和热压工艺等,应用范围不断扩大,除适于一般的精加工和半精加工外,还可用于粗加工,被国际上公认为是当代提高生产率的刀具材料之一。利用超硬材料加工钢、铸铁、有色金属及其合金等零件,其切削速度可比硬质合金高一个数量级,刀具寿命可比硬质合金高几十、甚至几百倍。同时它的出现,还使传统的工艺概念发生变化,利用超硬刀具常常可直接以车、铣代磨(或抛光),对淬硬零件加工,可用单一工序代替多道工序,大大缩短工艺流程。   

  超硬刀具材料发展概况

  超硬刀具材料是指天然金刚石及硬度、性能与之相近的人造金刚石和CBN(立方氮化硼)。由于天然金刚石价格比较昂贵,所以生产上大多采用人造聚晶金刚石(PCD)、聚晶立方氮化硼(PCBN),以及它们的复合材料。   

  早在50年代,美国就利用人造金刚石微粉和人造CBN微粉在高温、高压、触媒和结合剂的作用下烧结成尺寸较大的聚晶块作为刀具材料。之后,南非戴比尔(DeBeers)公司、前苏联和日本也相继研制成功。70年代初又推出了金刚石或CBN和硬质合金的复合片,它们是在硬质合金基体上烧结或压制一层0.5mm~1mm的PCD或PCBN而成,从而解决了超硬刀具材料抗弯强度低、镶焊困难等问题,使超硬刀具的应用进入实用阶段。目前,又出现了人工合成大单晶金刚石,以及用CVD(化学气相沉积)法制出的金刚石薄膜涂层和金刚石厚膜等功能性材料,大大拓宽了超硬刀具材料的应用领域。   

  我国超硬刀具材料的研究与应用开始于70年代,并于1970年在贵阳建造了我国超硬材料及制品的专业生产厂家 第六砂轮厂,从1970~1990年整整20年中,超硬材料年产量仅从46万克拉增至3500万克拉。90年代前后不少超硬材料生产专业厂从国外引进了成套的超硬材料合成设备及技术,产量得到迅速发展,至1997年我国人造金刚石年产量就已达到5亿克拉左右,CBN年产量达800万克。 

  超硬刀具材料性能

  金刚石具有极高的硬度和耐磨性,其显微硬度可达10000HV,是刀具材料中硬的材料。同时它的摩擦系数小,与非铁金属无亲和力,切屑易流出,热导率高,切削时不易产生积屑瘤,加工表面质量好。能有效地加工非铁金属材料和非金属材料,如铜、铝等有色金属及其合金、陶瓷、末烧结的硬质合金、各种纤维和颗粒加强的复合材料塑料、橡胶、石墨、玻璃和各种耐磨的木材(尤其是实心木和胶合板复合材料)。
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