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数控加工中,硬度与韧性到底如何平衡(合金刀片)
合金刀片:硬度与韧性的平衡之道

乍一看,硬度和韧性似乎是可以互换的概念,但实际上它们存在于定义可转位刀具和整体刀具性能的连续统一体的两端,尤其是在硬质合金刀片方面。对于任何特定的应用,硬度和韧性都存在一个最佳平衡点。

 

硬度代表耐磨性,即刀具在金属切削过程中承受副产品热量的能力。与硬度相关的耐高温性在切削刀具的行为和选择中起着至关重要的作用,尤其是在切削区温度很容易升至1,400°F以上的情况下。

 

 

硬质合金能够承受并消散这些温度,从而处理连续切削产生的高热量。然而,高硬度会使金属变脆,这解释了为什么耐热硬质合金刀具在产生大量压力或振动的情况下容易崩刃。而韧性则代表着抗压力和抗冲击能力,这与刀具承受高进给率、大切削深度以及断续切削冲击的能力相关。然而,为了获得更高的耐用性,韧性硬质合金刀具容易受热,这使得它不太适合高速连续切削。为了在韧性和硬度之间找到完美的平衡,车间可以利用刀具行为来查找并纠正导致刀具寿命缩短或意外断裂的因素。例如,在连续切削应用中,刀片出现较大的月牙洼表明其耐磨性不足,需要更换更硬的刀具。相反,如果硬质合金材质在连续切削中断裂,磨损分析很快就会显示需要更换韧性更高的刀具。在这些刀具断裂或破损的情况下,车间还应评估刀柄的状况以及机床本身和零件装夹的稳定性。随着对硬零件车削的日益关注,加工车间还需要决定在材料达到硬化状态之前还是之后进行加工,并选择与材料硬度相匹配的切削刀具。

 

 

 

许多材料在“毛坯”状态下的测试硬度仅为硬化后的一半,这会对刀具选择、刀具寿命和性能产生明显影响。此外,表面硬化和完全硬化材料呈现出两种截然不同的硬度情况。表面硬化会产生坚硬的表面,其下层可能存在较软的材料;而完全硬化会产生均匀硬化的工件。在这些情况下,切削深度在刀具选择中起着至关重要的作用,因为它决定了该任务需要的刀片是能够切削硬材料还是硬度较低的材料。