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立方氮化硼刀片是利用人工方法在高温高压条件下用立方氮化硼微粉和少量的结合剂合成的,其硬度仅次于金刚石而远远高于其它材料,因此它与金刚石刀具统称为超硬刀具。它具有很高的硬度、热稳定性和化学惰性,其热稳定性远高于金钢石,对铁系金属元素有较大的化学稳定性,因此常用于黑色金属的切削。立方氮化硼刀片的使用是对金属加工的一大贡献,导致切削发生革命性变化,是切削技术的第二次飞跃。
按照结构分为焊接复合式立方氮化硼刀片与整体聚晶立方氮化硼刀片;前者是由立方氮化硼复合层焊接到硬质合金基体上组成各种车削刀片或其他镗孔用刀具,后者是整体聚晶结构刀片。区别如下图:
早期的立方氮化硼刀片主要以焊接复合片为主,目前依然广泛应用,其特点就是能够实现高速高效加工甚至"以车代磨",但在切削加工的实际生产中,遇到很多断续加工淬硬钢,硬铸铁,灰铸铁,夹砂、白口铸铁这些领域中,复合式焊接立方氮化硼(PCBN)刀片经常崩刃、打刀,所以出现了整体式立方氮化硼刀片。
立方氮化硼的价格500左右。坚硬黑色有光泽晶体。硬度比工业金刚石低,但比碳化硅高。与大多数陶器相比,易碎性较低。具有大的热能中子俘获截面。抗化学作用强。不受热和硝酸的侵蚀。溶于熔化的碱中,不溶于水和酸...
陶瓷在1200~1450℃ 的切削温度下仍然可以进行切削。而立方氮化硼道具的耐热性可达1400℃~1500℃,比金刚石的耐热性(700℃~800℃)高出一倍,是材料中耐热性最高...
从外企来看,CBN可以找可乐满、肯纳金属、瓦尔特、山高、住友等。 山特维克集团收购了GE的部门钻石创新,因此可乐满、瓦尔特等山特维克集团企业的CBN原料相对应该比较好,而瓦尔特的中国工厂(瓦尔特无锡)...
立方氮化硼刀片主要应用于灰铸铁,耐磨铸铁,各种高硬度材料(如冷热作工具钢、高速钢、轴承钢、粉末冶金钢、粉末冶炼金属、马氏体不锈钢、高强度钢、高锰钢、白口铸铁、奥氏体铁等)的切削加工。
焊接复合式立方氮化硼刀具主要用于精加工,由于其韧性差、抗冲击性能(较脆)不足,不能承受稍大的切削力(与刀具角度大小有关),在断续加工时容易崩刀,在使用时吃刀深度(单边加工余量)最好在0.2mm以下为佳,采用高速切削(不能选低速),这村料的耐磨性、耐热性很好,但刃磨要求高。
整体式立方氮化硼片可断续加工,且遇到夹砂、白口铸件不崩刃,在实际生产应用中,如果焊接复合式立方氮化硼刀具崩刃,或需要粗加工、精加工一把刀完成的,经常用整体立方氮化硼(PCBN)刀片。
众所周知,决定切削刀具的性能三个要素为基体材料,刀具涂层和几何槽形。正因为如此,中国虽然作为硬质合金矿产的资源国,但在刀具成品方面,由于国内外的涂层技术和槽型设计的技术差距,虽是相同材质的棒料和刀坯,国产硬质合金在性能上一直受制于国外大的刀具品牌。目前,根据立方氮化硼材料的物性和立方氮化硼刀片的制备过程,其不用任何涂层和复杂槽型,性能完全靠其基体性能决定,而其本身的物性决定了具有无可超越的优势!所以它必将带来新的切削技术革命,并作为刀具国产化的先驱。
超硬度切割材料研制——熔合钻石和立方氮化硼
研究人员用一种新型的的合金方法熔合钻石和立方氮化硼,研制出了一种超硬材料。2015年9月8日华盛顿——人们都说钻石是坚固不变的,这当然是除了它们在高温下被用来切割铁、钴、镍、鉻、钒时被氧化的情况。相反,立方氮化硼具有优秀的化学惰性,但其硬度却只有钻石的一半。
镍铁–立方氮化硼复合电刷镀工艺研究
通过复合电刷镀在20钢基体表面制备镍铁–立方氮化硼(CBN)复合镀层。研究了施镀电压、镀液温度及镀笔速率对复合镀层中CBN含量的影响,分析了镀层中CBN含量与耐磨性之间的关系。复合电刷镀NiFe–CBN的镀液组成和最佳工艺条件为:NiSO4·6H2O 270~300 g/L,FeCl2·2H2O 23~27 g/L,H3BO326~30 g/L,Na3C6H5O7·2H2O 20~30 g/L,糖精2~3 g/L,十六烷基三甲基溴化铵0.2~0.3 g/L,pH 3.2~4.0,电压14 V,温度50°C,镀笔速率15 m/min,时间100~120 min。在最佳工艺下所得镀层的CBN质量分数为9.8%,显微硬度为770 HV,耐磨性和结合力良好。
⑴切削速度高:用HLCBN立方氮化硼刀片切削硬铸铁时,可以使用较高的切削速度。当Vc=60 m/min,切削160 min后,后刀面只磨损了0.16 mm。而使用YG6X硬质合金刀具的切削速度只有6.6 m/min,仅为立方氮化硼刀具的1/9。
⑵耐用度高:用立方氮化硼圆刀片,以Vc=40 m/min、f=0.16 mm/r的切削用量加工HRC55的冷硬铸铁,刀具耐用度为500 min,而用陶瓷刀具加工时刀具耐用度只有5 min。立方氮化硼刀具的耐用度是陶瓷刀具的100倍。
⑶加工精度和表面质量好:用硬质合金刀具车削HRC50的表面喷涂冷硬铸铁轧辊,当Vc=20 m/min、αp =0.3 mm、f=0.22 mm/r时,圆度误差高达0.5 mm,表面粗糙度Ra为12.5μm;而使用立方氮化硼刀具车削,切削速度提高了,圆度误差很小,表面粗糙度Ra小于0.8μm。
⑷金属切除率高:河南超硬材料研究所研制的立方氮化硼整体聚晶刀片开始在重载粗加工的应用,立方氮化硼刀具开始应用到大进给,大吃深的粗加工中,比硬质合金刀具的切除率更高。譬如用立方氮化硼刀具切削冷硬铸铁轧辊,可以获得极高的金属切除率。例如,当Vc=6l m/min、αp =/mm、f=0.94 mm/r时,金属切除率达400 cm3/min,刀具几乎没有磨损。
⑸可以代替磨削:ASH离心式泥浆泵是用极耐磨的镍铬白口铁制造的。这种材料极难切削,以前认为只能用磨削加工,但磨削时的高温会使工件产生热裂纹。可以采用立方氮化硼刀具以车代磨。这种刀具抗弯强度高,经得起冲击载荷。采用立方氮化硼圆形刀片,粗车时,Vc=55 m/min,αp =3 mm,f=0.25 mm/r;精车时,f=0.2 mm,表面粗糙度Ra为0.8μm。
此外,还可以铣代磨加工镍铬白口铁,也采用圆形带倒棱的立方氮化硼刀片做成铣刀,以Vc=175~225 m/min、αf =0.1~0.25 mm/z、αp =0.5~2.5 mm的用量进行铣削,表面粗糙度Ra可达2~2.5μm。