Причины хрупкого разрушения пластин из нитрида бора кубического и способы их устранения
Время публикации:
2021-11-12
В реальном производстве заготовки, независимо от их геометрической формы и физико-механических свойств материала, далеко не являются регулярными и однородными. Например, заготовки могут иметь неровную геометрическую форму, неравномерный припуск на обработку, неоднородную твердость поверхности, а также наличие канавок, пазов и отверстий на поверхности детали. Всё это в той или иной степени придаёт процессу резания характер прерывистого резания. Кроме того, некоторые методы обработки, такие как торцевое фрезерование, вообще являются исключительно прерывистыми. В условиях прерывистого резания неизбежно возникают сильные механические и тепловые удары. К тому же, режущие инструменты из кубического нитрида бора обладают высокой твёрдостью и большой хрупкостью; кроме того, они относятся к порошковым спеченным материалам, структура которых неоднородна и содержит много дефектов и пустот. Поэтому такие инструменты легко подвергаются разрушению, особенно часто наблюдается раннее разрушение. Основными причинами разрушения являются удары, механическая усталость и термическая усталость. Раннее разрушение происходит тогда, когда задняя поверхность резца ещё не успела значительно износиться; в этот момент режущая кромка подвергается лишь небольшому числу циклов резания, и механическая и термическая усталость не являются главными факторами. Скорее всего, причиной является механический удар, напряжение от которого превышает допустимую прочность материала инструмента, что приводит к хрупкому разрушению.
В реальном производстве заготовки, независимо от их геометрической формы и физико-механических свойств материалов, далеко не являются регулярными и однородными. Например, заготовки могут иметь неровную геометрию, неравномерный припуск на обработку, неоднородную твердость поверхности, а также наличие канавок, пазов и отверстий на поверхности детали. Всё это в той или иной степени придаёт процессу резания характер прерывистого резания. Кроме того, некоторые методы обработки, такие как торцевое фрезерование, вообще являются исключительно прерывистыми. В условиях прерывистого резания неизбежно возникают сильные механические и тепловые удары. К тому же режущие инструменты из кубического нитрида бора обладают высокой твёрдостью и хрупкостью; кроме того, они относятся к порошковым спеченным материалам, имеющим неоднородную структуру с многочисленными дефектами и пустотами. Поэтому такие инструменты легко подвергаются разрушению, особенно часто наблюдается раннее разрушение. Основными причинами разрушения являются удары, механическая усталость и термическая усталость. Раннее разрушение происходит тогда, когда задняя поверхность резца ещё не успела значительно износиться; в этот момент режущая кромка подвергается лишь небольшому числу циклов резания, и механическая и термическая усталость не являются главными факторами. Вместо этого напряжения, вызванные механическими ударами, превышают допустимую прочность материала инструмента, что приводит к хрупкому разрушению.
Формы хрупкого разрушения пластин из кубического нитрида бора следующие:
1. Сломанный лезвие
Это наиболее распространённая форма раннего разрушения режущей кромки из карбида бора при непрерывной или прерывистой обработке стали и чугуна. Она проявляется в виде небольших сколов на режущей кромке — несколько мелких сколов или откол одного небольшого участка кромки. Обычно размеры этих сколов соответствуют величине подачи или немного превышают её. Режущие инструменты с микроскопическими сколами могут продолжать обработку в пределах допустимого уровня износа.
2. Отслаивание
При торцевой фрезеровке стали и чугуна на передней поверхности резца чаще всего наблюдается отслаивание в виде раковин. При обработке закалённой стали (HRC58–65) с помощью твердосплавных пластин из кубического нитрида бора (CBN) на передней поверхности резца образуется обширное отслаивание в виде раковин. Для снижения такого износа рекомендуется увеличить скорость резания, уменьшить подачу, а также использовать пластины с отрицательным задним углом и заточенными режущими кромками, прошедшими процесс сглаживания. Рисунок: Пластина CBN DiaCut с канавкой для стружкообразования.
3. Дробление
На режущей кромке возникают мелкие сколы или крупные разрушения, из-за чего дальнейшая нормальная обработка становится невозможной. Такие повреждения часто наблюдаются при непрерывной обработке высокотвёрдых материалов или при прерывистой обработке с помощью пластин из кубического нитрида бора. При точении закалённой стали, когда скорость резания слишком высока, на вершине резца образуются мелкие сколы; как правило, такие пластины можно перешлифовать и вновь использовать. Однако при прерывистой обработке (например, с использованием стали низколегированной 40MnNi3CrMo) на вершине резца возникают крупные разрушения. В этом случае инструмент уже невозможно перешлифовать и повторно использовать. Это происходит из-за чрезмерной ударной нагрузки при прерывистой обработке — ранние повреждения возникают вскоре после короткого периода резания. Даже если условия резания были оптимальными, при длительной работе без своевременной замены инструмента, вследствие усталости материала резца происходит именно такое крупное разрушение.
4. Трещина
После длительной периодической резки на пластинках из кубического нитрида бора появляются как механические усталостные трещины, параллельные режущему лезвию, вызванные механическими ударами, так и трещины, перпендикулярные или наклонные к режущему лезвию, возникающие вследствие термических ударов. Когда эти трещины продолжают расширяться и сливаться, это приводит к разрушению или поломке режущего лезвия.
При прерывистой резке с помощью пластин из нитрида бора кубического следует на основе законов их разрушения установить зависимость между износостойкостью инструмента и условиями резания. Таким образом можно определить подходящие режимы резания, а также геометрические параметры инструмента.
Ключевые слова:
Вы также можете узнать больше о последних тенденциях в отрасли.
Телефон:+86-037164986211
Телефон:+86-13938568079
Электронная почта:hnqhtools@163.com
Адрес: город Иньян, Чжэнчжоу, промышленная зона Бэйида, дом 4-1
Запросить цену сейчас
Компания занимается производством и разработкой инструментов из кубического нитрида бора — начиная от прессования материала и заканчивая проектированием, изготовлением и технологиями применения режущих инструментов; также ведёт исследования, разработку, производство и продажу инструментов.