刀片磨损之原理

360影视 欧美动漫 2025-04-08 11:53 1

摘要:磨粒磨损:是一种典型的机械磨损。当硬度较高的颗粒刺入刀具材料表面并使其材料被去除时,就会发生这种磨损。这种磨损在高速钢中较为典型。在硬质合金刀具中,由于工件夹杂物硬度相对较低且切削速度较高,磨粒磨损不太明显。

磨粒磨损:是一种典型的机械磨损。当硬度较高的颗粒刺入刀具材料表面并使其材料被去除时,就会发生这种磨损。这种磨损在高速钢中较为典型。在硬质合金刀具中,由于工件夹杂物硬度相对较低且切削速度较高,磨粒磨损不太明显。原理:工件中的硬微粒(micro - particle)如同磨粒,在刀具(cutting tool)与工件相对运动时,对刀具表面进行刮擦,切削刀具材料,就像砂纸打磨一样 。应用场景:加工含有硬质点的材料(如铸铁中的碳化物)时易出现,会使刀具表面产生划痕、沟槽,降低刀具精度和寿命。粘着磨损:当两种经过良好表面处理且硬度相近的材料相互滑动时会发生粘着磨损。刀具和切屑仅在特定点接触,在这些点上较大的表面压力会导致塑性变形,并使切屑焊接到刀片上(积屑瘤形成)。随着接触面积增大,变形程度和被去除颗粒的尺寸会增加,磨损率也会上升。原理:在切削过程中,刀具和工件表面在高温高压下,接触点处原子间的距离缩小到原子引力作用范围内,导致两者的材料相互粘结、焊合,当相对运动时,粘结点被剪断,刀具材料被工件带走 。应用场景:加工塑性材料(如软钢)且切削温度较高时容易发生,会在刀具表面形成不规则的粘结瘤,影响加工表面质量。扩散磨损:扩散是一种发生在刀具 - 切屑接触表面的化学过程。这种磨损在硬质合金刀具和切削陶瓷中较为典型。扩散磨损发生在 800 - 850°C 的温度范围内,是刀具材料在工件材料(切屑和切削表面)中扩散溶解的结果。硬质合金刀具的不同成分以不同速度扩散到工件中。由于碳最先扩散,而钨、钴和钛扩散较慢,含有 Fe3W3C 或更复杂碳化物的刀具次表面会变弱,月牙洼磨损会迅速发展。严重的月牙洼磨损最终会因刀具破损而导致刀具失效。与此同时,工件材料的一些成分也会扩散到刀具材料中。例如,在加工钢时,铁会扩散到硬质合金刀具中。扩散过程的结果(即刀具、切屑和工件材料之间不同的溶解速率)是形成三个扩散层。离接触区域最远的是无碳层(C)。第二层(B)是碳和钨或钨和钛在铁中的固溶体。第三层是 Fe - W 形式的金属间化合物,或更复杂的碳化物。原理:在高温下,刀具材料和工件材料中的化学元素会因热扩散作用,从浓度高的一方扩散到浓度低的一方,改变刀具材料的化学成分和性能,削弱刀具的强度和硬度,进而导致磨损 。应用场景:在高速切削高温合金等难加工材料时较为明显,切削速度和温度越高,扩散磨损越严重。氧化磨损:是空气中的氧与硬质合金金属成分发生化学反应的结果。这会导致刀具表面形成氧化物,进而被腐蚀。该反应发生在 700 - 800°C 的温度范围内。在这些温度下,空气中的氧与硬质合金刀具的钴相以及钨和钛的碳化物发生反应,形成硬度比硬质合金刀具低 40 - 60 倍的氧化物(Co3O4、CoO、WO3、TiO2 )。氧化物部位会膨胀并开始剥落。随着钴相的软化,钨和钛晶粒与粘结相之间的结合力减弱,这破坏了硬质合金的致密性,从而引发氧化磨损。这种现象在钨碳化物中比在钛碳化物及其他碳化物中更为常见。原理:在一定温度下,刀具材料与空气中的氧发生化学反应,生成硬度较低的氧化物,这些氧化物在切削力作用下容易被去除,造成刀具磨损 。应用场景:在较高切削温度(如高速切削)时容易出现,空气参与的切削环境会加速氧化磨损。原理:刀具在交变应力(stresses varying by the sign and the intensity )作用下,如切削力的周期性变化,刀具表面或内部产生疲劳裂纹,裂纹不断扩展,最终导致刀具材料剥落,形成磨损 。应用场景:断续切削(如铣削)过程中,刀具频繁承受冲击载荷,容易引发疲劳磨损。

来源:世道科技圈

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