淺談?dòng)操|(zhì)合金刀具裂紋的產(chǎn)生與預(yù)防

時(shí)間：2017-12-12作者：株洲通達(dá)合金材料有限公司瀏覽：14

淺談?dòng)操|(zhì)合金刀具裂紋的產(chǎn)生與預(yù)防
 
  1.硬質(zhì)合金刀具裂紋的分類 
　　硬質(zhì)合金是一種常用的生產(chǎn)材料和工具材料，具有一些列優(yōu)良的物理機(jī)械性能，硬質(zhì)合金的硬度、耐磨性和紅硬性都很高，因此，硬質(zhì)合金刀具在切削加工中得到廣泛應(yīng)用，硬質(zhì)合金的刀具是利用釬焊技術(shù)將合金刀頭和工具鋼體牢固連接在一起，裂紋是硬質(zhì)合金刀具使用過程中較常遇到的問題，直接影響到刀具的正常使用。根據(jù)裂紋產(chǎn)生的原因，可分為焊接裂紋和刃磨裂紋；根據(jù)裂紋的鑒別，可分為宏觀裂紋和微觀裂紋。 
　　2.硬質(zhì)合金刀具焊接裂紋產(chǎn)生的原因分析 
　　焊接裂紋是合金刀具常見的焊接缺陷，其原因主要有以下幾個(gè)方面造成： 
　　2.1硬質(zhì)合金硬度對裂紋形成的影響 
　　通常硬質(zhì)合金的強(qiáng)度越高，焊接時(shí)出現(xiàn)裂紋的可能性就越小，但是，硬質(zhì)合金的主要特性硬度和耐磨性往往與其強(qiáng)度呈反比，這就決定了當(dāng)我們要求高硬度高耐磨性的硬質(zhì)合金時(shí)，就會面臨低強(qiáng)度帶來裂紋缺陷的可能性。因此，要求硬度越高的合金刀具，在加工中越要重視裂紋問題。 
　　2.2刀片、刀體及刀槽形狀對裂紋形成的影響 
　　如果焊接面不平整、刀片與刀槽形狀不吻合，都會使焊料分布不均勻，這樣在焊接過程中將產(chǎn)生很大的應(yīng)力集中，從而出現(xiàn)裂紋或斷裂。如果刀槽是封閉面或半封閉面槽形，會由于焊接面積過大、熱縮性差異而在焊接層處產(chǎn)生較大的應(yīng)力，形成裂紋或崩裂。因此在滿足焊接強(qiáng)度要求的情況下，盡可能減少焊接面和焊接面積。 
　　2.3加熱過程對裂紋形成的影響 
　　焊接應(yīng)力是產(chǎn)生焊接裂紋的直接原因，這主要是由于硬著合金刀片與剛體刀桿的差距較大的熱縮性造成的。由于硬質(zhì)合金（刀片）與鋼（刀桿）的線膨脹系數(shù)相差很大，要比鋼的低1/3～1/2，快速加熱時(shí)，刀具內(nèi)部產(chǎn)生會較大的內(nèi)應(yīng)力，促使熱應(yīng)力過大，在合金內(nèi)部即表現(xiàn)為拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力足夠大時(shí)，在硬質(zhì)合金刀片在焊接層處就會出現(xiàn)崩裂現(xiàn)象。硬質(zhì)合金的導(dǎo)熱性較差也是產(chǎn)生焊接應(yīng)力的重要原因之一，這就對焊接工藝提出了很高的要求，所以，焊接溫度的控制與焊料的選擇顯得至關(guān)重要。 
　　一般來說，將溫度應(yīng)控制在大于焊料熔點(diǎn)30～50度之間較為理想，因此，焊料要選擇其熔點(diǎn)**鋼（刀桿）熔點(diǎn)40～60度的焊料。加熱時(shí)，要先預(yù)熱刀桿，要由下向上慢慢預(yù)熱，均勻加熱進(jìn)行焊接，這樣可以減少因膨脹系數(shù)差異帶來的內(nèi)應(yīng)力，降低熱應(yīng)力使刀片刃口崩裂的可能性。 
　　2.4冷卻過程對裂紋形成的影響 
　　由于熱縮性差異，硬質(zhì)合金刀具焊接后的冷卻過程，也是影響硬質(zhì)合金產(chǎn)生裂紋的重要原因，焊接之后進(jìn)行冷卻、冷卻過快、急速冷卻等都會使刀片產(chǎn)生裂紋。另外，焊料脫水不良也會造成裂紋的出現(xiàn)。因此，焊接時(shí)要選擇具有良好脫水性的焊料，焊接之后不要急速水冷或空冷，要做保溫處理，可選擇放入干燥的石棉粉、砂子、石灰石等介質(zhì)中緩慢冷卻，當(dāng)緩冷至300度時(shí)，再將其放置于保溫爐內(nèi)恒溫6個(gè)小時(shí)，之后隨爐冷卻。 
　　3.硬質(zhì)合金刀具刃磨裂紋產(chǎn)生的原因分析 
　　硬質(zhì)合金的物理性質(zhì)決定了其產(chǎn)生裂紋的特點(diǎn)，由于其硬度高、脆性大、導(dǎo)熱性差和抗振性不良，所以刃磨時(shí)較易產(chǎn)生裂紋，主要類型有熱裂、振裂、崩裂、爆裂，主要表現(xiàn)形式為網(wǎng)狀裂紋。裂紋的缺陷嚴(yán)重影響刀具的切削性能，強(qiáng)度約降低一半以上。 
　　3.1刃磨熱裂 
　　由于硬質(zhì)合金刀片的硬度很高，所以在刃磨過程中很容易使砂輪砂粒鈍化，如果砂輪自厲性效果不好，就會失去應(yīng)有的切削能力，加大摩擦力，刃磨過程會由于局部高溫形成附加熱應(yīng)力，產(chǎn)生熱性裂紋。這種裂紋是由于硬質(zhì)合金的特性與砂輪的選擇使用共同造成的。因此要從消除附加熱應(yīng)力的因素入手，達(dá)到預(yù)防刃磨熱裂的目的。 
　　3.2刃磨振裂 
　　在刃磨過程中，刀桿的剛性不好、機(jī)床主軸的跳動(dòng)、刃磨余量過大、夾持不穩(wěn)等因素會造成刃磨過程振動(dòng)不止的，從而使刀片產(chǎn)生斷裂現(xiàn)象。因此，要從消除帶來振動(dòng)的各種因素入手，達(dá)到預(yù)防刃磨振裂的目的。 
　　3.3刃磨崩裂 
　　刃磨時(shí)，砂輪的軸向和徑向跳動(dòng)過大、砂輪的旋轉(zhuǎn)方向與刃口的磨削方向不同、前角與后角的刃磨順序不當(dāng)，都會使刃口產(chǎn)生崩裂，在刀具的刃尖圓弧上，主副切削刃上、前后面上都有可能產(chǎn)生細(xì)微的崩刃。因此控制砂輪的跳動(dòng)與制定合理的工藝鏈，是控制刃磨崩裂的關(guān)鍵所在。 
　　4.裂紋的預(yù)防 
　　根據(jù)產(chǎn)生裂紋的原因，分別找出預(yù)防措施，具體可總結(jié)以下幾方面： 
　　4.1裂紋的鑒別方法 
　　裂紋從此形式上可分為宏觀裂紋和微觀裂紋兩大類?？梢韵扔萌庋塾^察鑒別宏觀裂紋，微觀裂紋要用10倍以上放大鏡觀察，也可用煤油清洗法、顏色探傷法及時(shí)發(fā)現(xiàn)裂紋。裂紋的鑒別要及時(shí)，要準(zhǔn)確地將帶有裂紋的刀具挑選出來，避免進(jìn)入下道工序，影響加工效率。 
　　4.2焊接裂紋的預(yù)防 
　　焊接之前，加工出平整、合適、與刀片吻合的焊接面，必要時(shí)做噴砂處理，減少應(yīng)力集中；焊料要選擇高強(qiáng)度的焊料，如L104等；焊接可用脫水硼砂，也可用70%的脫水硼砂與30%硼酸的混合溶劑；焊接時(shí)，先預(yù)熱刀桿，掌握好加熱順序和溫度；焊接后，硬質(zhì)合金刀具應(yīng)低溫回火并隨爐冷卻。 
　　4.3刃磨裂紋的預(yù)防 
　　選擇60～80粒度、硬度中等的碳化硅砂輪，并及時(shí)修磨砂輪表面，可選擇間斷磨削已達(dá)到良好的散熱效果；先用氧化鋁砂輪粗磨，再用碳化硅砂輪細(xì)磨，刃磨時(shí)，要控制砂輪的跳動(dòng)，旋轉(zhuǎn)方向要與人口的磨削方向相反，遵守先前刀面——斷屑槽——副倒棱——刀尖圓弧——修光刃的順序，切忌用力過猛，雙手應(yīng)采取支撐措施，防止顫動(dòng)，刀刃要**砂輪中心線1～2mm，盡可能減少與砂輪的接觸面積，禁止刃磨后急速冷卻，機(jī)器刃磨時(shí)，機(jī)床跳動(dòng)不宜過大，配合足夠的冷卻液。 
　　5.總結(jié) 
　　影響硬質(zhì)合金刀具產(chǎn)生裂紋的因素復(fù)雜多樣，要分析出具體原因，從焊接與刃磨的工藝入手，積極預(yù)防，提高刃具的性能，達(dá)到節(jié)支降耗、提高工作效率的目的。

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