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刀具磨损的原因及减轻措施有哪些?

发布时间:2022-06-21 16:57:00  浏览次数: 537


磨料磨损工件材料中的碳化物、氧化物、氮化物和积屑瘤碎片等硬质点,在刀具表面划出沟纹造成刀具磨损。其磨损强度(即磨损快慢程度)取决于硬质点与刀具的硬度差。减轻磨损的措施可以采用热处理使工件材料所含硬质点减小、变软,或选用硬度高、晶粒细的刀具材料。磨料磨损往往是低速切削刀具磨损的主要原因。


1.粘结磨损由于刀一屑界面存在着粘结(冷焊)现象,当粘结部分随切屑沿前面流动分离时,若粘结强度低则沿结合面剪切分离;若粘结强度高则剪切发生在结合面以外。一般绝大部分剪切发生在切屑底层内部,然而由于刀具材料的显微组织缺陷,或因高温软化、疲劳等原因,也可能使剪切发生在刀具材料的表层内,造成刀具表层微粒被撕裂带走。被带走微粒尺寸小时称为粘结磨损,当颗粒尺寸大时称为剥落。粘结磨损面的外观特征是表面粗糙。粘结磨损的影响因素比较复杂。


2.刀具材料与工件材料接触区的强度比,在很大程度上影响粘结磨损强度,而它们的硬度比,有时又有决定性影响。粘结磨损强度与被撕掉的微粒尺寸关系很大,一个大的微粒相当几百甚至更多的小微粒。刀具的硬度越高,晶粒越细则脱落的微粒尺寸越小。增加系统刚度减轻振动有助于避免大微粒的脱落。


3.扩散磨损两种相互接触的金属,由于化学成分的浓度差,其界面上原子会互相扩散,

但在室温下扩散非常慢,高温下则可提高千百倍。高速切削时,刀具与切屑、加工表面接触区温度高、压力大,粘结强烈,塑性变形大。某些元素(铁、碳、钴、钨)扩散更快,使刀具表层金属化学成分和组织结构发生转变,强度降低,脆性加大,因而加剧刀具的磨损。扩散磨损的刀具表商几乎象抛光一样光洁。对硬质合金刀具而言,刀具表层中的Co、C、W向工件材料扩散,II;件材料中的Fe向刀具扩散,使刀具表层脱碳、贫钨,并生成强度低、脆性大的中间化合物,从而加剧了刀具的磨损。由于TiC的结合比WC牢固,所以YT类硬质合金有较强的抗扩散磨损能力。扩散磨损是高温下发生的现象,其主要影响因素是刀具材料的化学性能、相对移动速度和温度。刀具材料与工件材料组合的化学性能比力学性能有更大的影响,但起决定性作用的是温度。YG类合金约在800°C,YT类合金约在1000°C时扩散明显,此后温度大约每升高20°C扩散速度升高1倍。减轻刀具磨损的措施是合理选择刀具材料,使它与工件材料组合的化学稳定性好;合理选择切削用量降低切削温度。还应提到一点,温度由低升高时粘结磨损不一定总是加剧,每种刀具材料与工件材料的组合都有一个最佳的切削温度。


4.化学磨损在一定的切削温度下,刀具材料与周围介质或切削液中某些元素反应,生成化合物加速刀具磨损,称为化学磨损。例如空气中的氧和极压切削液中的氯和硫等与刀具材料反应而加速刀具磨损。


刀具磨损的原因除上述四种外,还有疲劳破损和热电磨损问题。上述四种原因大体上又可归纳成两类,磨料磨损和粘结磨损属机械磨损。它们在各种切削条件下都存在,是刀具磨损的基本原因,但往往是较低速度切削时刀具磨损的主要原因。


扩散磨损和化学磨损属热磨损,是刀具加速磨损的原因,即在高速切削时刀具磨损的主要原因。然而它们之间并没有严格的界限,而且又是相互影响的,在一定的切削条件下,某种磨损可能起着主导作用。减轻磨损的措施也需视具体情况找出主要原因才能对症下药。但切削温度或与之密切相关的切削速度对磨损有决定性影响。图3-27表示了各种磨损强度比率与切削速度的关系。


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