铣削刀片用纳米改性金属陶瓷的显微组织和力学性能

研究了铣削刀片用纳米改性金属陶瓷的显微组织与力学性能。SEM观察结果表明,铣削刀片用纳米改性金属陶瓷组织仍由陶瓷相和金属相组成,其中粗大的陶瓷相颗粒为芯/壳结构;Mo元素添加能有效细化金属陶瓷陶瓷基体组织。抗弯测试表明,随金属相含量增加,金属陶瓷的抗弯强度和断裂韧性增加,而硬度则降低;断口分析可知,沿晶断裂为其主要的断裂方式。     

纳米TiN改性金属陶瓷刀具的磨损性能

Ti(C,N)基金属陶瓷由于具有优良的综合性能因而被广泛用作刀具材料。本文探讨了纳米 Ti N对 Ti C基金属陶瓷刀具显微组织的影响 ;还研究了它与 Ti(C,N)基金属陶瓷刀具 (cermetμm,下同 )及 YG8刀具在切削灰铸铁时的磨损曲线及磨损机理。结果表明 ,纳米 Ti N改性 Ti C基金属陶瓷刀具 (cerm etnm,下同 )的效果显著 ;与 cermetμm刀具及 YG8刀具相比 ,cermetnm刀具具有更高的寿命与耐磨性 ;崩刃是 cermetnm刀具主要的失效形式     

基于FEM的纳米TiN改性金属陶瓷刀具的切削性能研究

文章以纳米TiN改性金属陶瓷刀具作为研究对象.基于大变形-大应变、增量理论及拉格朗日算法,建立了Cockcroft&Latham断裂分离及磨损准则的有限元模型,并对AISI1045钢进行切削加工模拟.改变刀具角度,得到不同角度纳米TiN改性金属陶瓷刀具切削过程中的主切削力、温度及后刀面磨损变化曲线,模拟结果与相关切削理论比较吻合.结合刀具磨损SEM形貌,简要分析了此刀具磨损机理.文章的研究能够为后期新型刀具材料的研究开辟了新路径,以期到达缩短研制周期,降低成本的目的.     

压缩机转子铣削可转位刀片的磨损特性研究

螺杆转子作为双螺杆压缩机的核心部件,通过成型铣削加工而成,加工工艺属于大型、断续加工类型,刀片承受的切削力和冲击载荷很大,易产生磨钝、崩刃等失效形式。本文通过对比两种不同涂层刀片(CV＿1:TiCN+Al₂O₃+TiN;CV＿2:TiN+TiCN+Al₂O₃)铣削加工阴转子的试验,得到磨损曲线和铣削过程中的换刃情况,并通过SEM和EDS得到CV＿1和CV＿2的主要磨损形式均为机械磨损和氧化磨损,CV＿2出现了更严重的粘结磨损;CV＿2与CV＿1相比,前期耐磨性更好,后期耐磨性能较差;对两种刀片的磨损特征和寿命进行评估比较,得到CV＿1切削刃使用效率和使用寿命分别为刀片CV＿2的82.76%和82.74%,并获得了两种刀片的换刀频次,有利于后续加工中减少观察刀片磨损情况的次数,优化刀片使用方案,提升转子加工效率。     

一种纳米改性金属陶瓷材料的研究

研究了一种以TiC为基,纳米TiC和WC为改性剂,另加入Ni、Mo、Fe为粘结相的金属陶瓷耐磨材料,对该材料的强度、硬度和磁性进行了检测,并与相同成分的未加改性剂的TiC粒径≥2.4μm粗颗粒金属陶瓷进行了性能对比试验。结果表明:改性剂起到了明显的优化作用,经纳米改性后的金属陶瓷,既提高了强度、密度,也提高了硬度。     

纳米改性Ti(C,N)基金属陶瓷研究进展

分析了Ti(C,N)基金属陶瓷的发展、组织结构、性能特点及应用;特别阐述了近年来纳米改性Ti(C,N)基金属陶瓷的研究动态和进展,指出了Ti(C,N)基金属陶瓷未来发展趋势是向超细晶粒(纳米结构化)方向和提高材料的强韧性、可靠性方向发展。     

纳米改性金属陶瓷刀具切削塑性金属的影响规律

纳米改性金属陶瓷刀具是一种新型的刀具材料,本文通过对其力学性能的分析确定其应用的范围,并通过具体的切削实验,验证了其在加工塑性材料时具有优越的切削性能,并分别研究了进给量、切削速度及切削速度对刀具寿命的影响,推导出了切削用量三要素与刀具使用寿命之间关系的广义Taylor公式,从该公式的指数可以看出,进给量对刀具使用寿命的影响也很大,几乎和切削速度对刀具使用寿命的影响相当,实验所得出的结论将有助于合理正确地使用这种新型刀具。     

波形刃铣削刀片的磨损特性实验研究

本文通过调质45钢的铣削加工实验,对比研究了波形刃铣削刀片和直线刃铣削刀片的磨损特性,分析了铣削过程中刀具磨损对铣削力的影响规律;利用影像仪和扫描电子显微镜对磨损后的刀片进行观察,研究了两种刀片的磨损形态和磨损机理。实验结果表明:单齿铣削时,直线刃铣刀的铣削力和磨损值均小于波形刃铣刀;双齿铣削时,波形刃铣刀铣削性能优于直线刃铣刀,不仅单点铣削力小,而且具有良好的分屑及散热效果,铣削超过50 min后其磨损量约为直线刃铣刀磨损量的70%。波形刃铣刀多齿铣削具有良好的铣削性能。     

U71Mn钢轨铣削用PVD-TiAlN涂层刀片失效分析

目的分析研究PVD-TiAlN涂层刀片铣削钢轨(U71Mn)后的失效行为,确定涂层刀片铣削U71Mn的磨损机制及失效机理,为进一步改进铣削U71Mn用涂层刀片的使用性能提供指导。方法采用多弧离子镀技术在硬质合金基体刀片上制备了厚度约2.13μm的TiAlN涂层,通过扫描电子显微镜、能谱仪、金相检测仪等仪器,检测了刀片基体和涂层的显微组织和金相结构。采用立式铣床对U71Mn进行铣削,通过扫描电子显微镜观察失效刀片前刀面、刃口和后刀面的微观形貌,结合能谱仪微区成分分析,确定涂层刀片的磨损机制和失效机理。结果通过金相检测仪和扫描电子显微镜检测,YG10细晶粒硬质合金基体无明显组织缺陷。采用多弧离子镀制备的涂层膜基结合力等级为HF1,具有较好的膜基结合强度。失效刀片的刃口处存在贯穿前刀面、刃口和后刀面的裂纹,并且刃口区域的裂纹内部有被加工材料的填充物。后刀面裂纹尖端有涂层的微崩裂,前刀面的磨损带边界较后刀面磨损带边界平齐。刃口附近的涂层表面上出现了相互交联的裂纹。失效刃口多出现锯齿形缺口,缺口内部有大量的碎屑填充物,缺口对应的后刀面处分布着深浅不同的沟槽。磨损的刃口上粘接有大量的被加工材料。结论刀片的磨损机制有磨粒磨损、粘接磨损和氧化磨损。另外,刃口的崩裂在刀片失效过程中也扮演着重要角色,崩裂的缺口会为硬质颗粒提供存储空间,从而加剧磨料磨损,在多种磨损机制共同作用下,刀片刃口最终被磨耗而失效。可通过提高基体的强韧性、合理的刃口设计、改善涂层的韧性和结合力、提高涂层的抗氧化性等方面,提高涂层刀片铣削U71Mn的性能。     

后角对纳米TiN改性Ti(C,N)基金属陶瓷刀具磨损性能的影响

采用粉末冶金法制备了用纳米TiN改性的Ti(C,N)基金属陶瓷刀具。研究了后角对刀具使用寿命及前、后刀面磨损的影响。结果表明,后角为6°的刀具使用寿命最长,后角大于8°的刀具因崩刃而失效,这主要是由于切削刃强度降低和散热条件恶化所致。增大后角会使后刀面的边界磨损加剧,而过大的后角则使前刀面磨损加剧。纳米TiN改性Ti(C,N)基金属陶瓷刀具的后刀面磨损是磨粒磨损、氧化磨损、扩散磨损和黏着磨损共同作用的结果。     

硬质合金涂层刀片铣削AISI410不锈钢刀具寿命研究

AISI410不锈钢广泛应用于各种工业设备的制造,如汽轮机叶片,各种泵的机械零件和蒸汽设备等。加工过程中存在着导热率低、加工硬化严重、切削力大等问题,属于典型的难加工材料。本文通过硬质合金涂层刀片铣削AISI410不锈钢正交试验,研究了硬质合金涂层刀片铣削AISI410不锈钢时刀具寿命的变化规律,归纳了相应的刀具寿命模型,并对其中的各影响因素的独立作用效果进行了分析。试验结果表明:硬质合金涂层刀片加工AISI410不锈钢时,铣削方式、每齿进给量、切削速度、轴向切削深度对刀具寿命的影响依次减小;切削速度越低,每齿进给量对于刀具寿命的影响越大;切削效率一定时,降低切削速度增大每齿进给量有利于延长刀具寿命。     

TiCN基金属陶瓷刀片的研究

研制出了性能优异的TiCN基金属陶瓷刀片 ,对试样进行了物理力学性能检测及组织结构分析 ,研究了金属陶瓷的硬度及强度机理。与国外高质量的同类产品进行了对比切削试验 ,结果表明 ,我们的TiCN基金属陶瓷刀片性能达到国际先进水平。     

硬质合金可转位刀片的磨损试验研究

本文考察了国内外典型的几种硬质合金可转位刀片的磨损规律,通过切削试验分析了刀具几何参数、切削力等方面对刀具耐用度的影响,为硬质合金可转位刀片的磨损进行在线监测提供了基础试验数据。     

镍基金属陶瓷涂层在人工海水中的摩擦学性能

目的探讨镍基金属陶瓷涂层在海水中的耐腐蚀磨损性能。方法采用激光熔覆技术在45钢表面制备了1.1 mm厚的镍基金属陶瓷涂层。采用电化学测试系统,对比分析了涂层的耐蚀性。采用往复式摩擦磨损试验机,测量了涂层在干摩擦及海水环境下的摩擦系数。采用扫描电镜等手段分析了涂层和磨痕的表面形貌。结果镍基金属陶瓷涂层的表面硬度约为基体的3倍,且硬度较均匀。在结合区开始,硬度剧烈下降,直至降为基体硬度。在3.5%Na Cl溶液中,镍基金属陶瓷涂层的腐蚀倾向低于316L不锈钢及316L堆焊层,而腐蚀速率介于两者之间。干摩擦条件下,镍基金属陶瓷涂层明显降低了基体的摩擦系数(从0.58降低至0.49)和磨损量(降低了50%)。与干摩擦实验相比,人工海水明显降低了镍基金属陶瓷涂层的摩擦系数(从0.49降低至0.37)和磨损量(降低了40%)。结论由于具有良好的耐蚀性和较高的硬度,镍基金属陶瓷涂层在人工海水中表现出了良好的耐磨耐蚀性能。磨损过程中,人工海水的冷却、润滑作用和其中盐类的隔离作用,有效改善了摩擦界面的接触状态,提高了镍基金属陶瓷涂层的耐磨性。     

碳钢模具的化学铣切

本文介绍了化学铣切加工碳钢模具的工艺流程，设计和分析了化学铣切的工艺参数。实验结果表明，这种工艺是可行的，应进一步开展生产性试验。     

球磨工艺对Ti(C,N)基金属陶瓷组织和性能的影响

采用粉末冶金法制备了Ti(C,N)基金属陶瓷。重点研究了球磨工艺包括球料比、球磨转速以及球磨时间对Ti(C,N)基金属陶瓷的组织和性能的影响。采用XRD、SEM等分析手段对制备的金属陶瓷进行了分析。研究结果表明:球磨时在球料比为7:1,抗弯强度最高;转速为400 r/min,抗弯强度为1176.4 MPa,断裂韧性12.0 MPa·m~(1/2);混料时间为24 h,抗弯强度和断裂韧性均最高,分别达到1169.2 MPa和10.5 MPa·m~(1/2)。     

碳纤维/树脂基复合材料高速铣削的刀具磨损机理

采用涂层(Ti CN,Ti Al N)与无涂层超细晶粒硬质合金立铣刀对碳纤维/树脂基复合材料进行高速铣削试验,研究了刀具后刀面磨损带扩展及刀具磨损规律,并探讨了切削力、毛刺随着刀具磨损的变化趋势,观察了刀具的微观磨损形貌,分析了刀具的磨损机理。结果表明:在相同的切削条件下,无涂层刀具的后刀面磨损量及切削力最大,毛刺扩展严重,后刀面主要发生磨粒磨损,由于黏着磨损和氧化磨损对切削刃的弱化作用,主切削刃发生了微崩刃;Ti CN涂层刀具后刀面主要发生磨粒磨损,并伴随有黏着磨损和轻微的氧化磨损,失效形式为剥落和微崩刃;Ti Al N涂层刀具的后刀面磨损量及切削力最小,毛刺扩展缓慢,更适合碳纤维复合材料的加工。其后刀面主要发生了磨粒磨损,其失效形式为剥落。     

电火花沉积Ni/Ti(C,N)金属陶瓷复合涂层的组织及性能研究

目的提高H13模具钢的表面耐磨性,探索金属陶瓷涂层的应用。方法分别用Ti(C,N)基金属陶瓷棒和纯镍棒作为电极,氩气为保护气体,在H13钢表面电火花沉积制备Ni/Ti(C,N)金属陶瓷复合涂层。使用X射线衍射仪对涂层的相组成进行了分析,并用扫描电子显微镜及能谱仪观察涂层的微观结构和元素分布情况,采用显微硬度计和CSM球盘式摩擦计对涂层的显微硬度和不同载荷下的耐磨性进行测试。结果涂层表面为单脉冲沉积斑点堆积而成的溅射状形貌,Fe和Ti元素整体上呈现出分区富集的特征,强化层主要物相包括TiC(0.7)N(0.3)、Ni(17)W3、Ni-Cr-Co-Mo和Fe3Ni2。涂层截面组织均匀,缺陷较少,厚度约为31μm,Fe、Ti和Ni元素均在界面处发生扩散,形成了良好的冶金结合,过渡层与基体相互混合,呈现出机械式的咬合结构。涂层的显微硬度实测最高值达1420HV,约为基体的5.4倍。涂层具有比基体更低的摩擦系数,且30 min内的磨损质量损失仅为基体的1/2,涂层磨损机理主要为粘着磨损和轻微的磨粒磨损。结论在H13钢表面电火花沉积制备的Ni/Ti(C,N)金属陶瓷复合涂层可提高其表面的硬度、耐磨性,且具有一定减摩性,可以起到延长模具寿命的作用。