預熱處理后還需要進行哪些工藝才能提高硬質合金刀具的性能？

來源：發(fā)布時間：2024-10-24

1. **燒結工藝**

- **原理**：

- 燒結是使硬質合金刀具坯體致密化的關鍵步驟。預熱處理后的刀具坯體雖然在一定程度上改善了內部結構，但還需要通過燒結來進一步提高材料的密度和強度。在燒結過程中，高溫作用下粉末顆粒之間發(fā)生擴散、溶解和再結晶等現象，使硬質相和粘結相充分融合。

- **操作要點**：

- **溫度控制**：根據硬質合金的成分選擇合適的燒結溫度。例如，WC - Co硬質合金刀具通常燒結溫度在1400 - 1450℃之間，WC - TiC - Co硬質合金刀具燒結溫度可能在1450 - 1500℃左右。要注意避免溫度過高導致晶粒長大，影響刀具性能。

- **時間控制**：合適的燒結時間能保證粉末顆粒充分融合。一般WC - Co硬質合金刀具燒結時間在30 - 60分鐘左右。同時，要結合刀具的尺寸和形狀來調整時間，大型或復雜形狀的刀具可能需要適當延長燒結時間。

- **氣氛選擇**：優(yōu)先采用真空燒結或惰性氣體保護燒結，如氬氣保護。這樣可以防止刀具材料在高溫下氧化，保持材料的純度和性能。例如，在真空度為10?3 - 10?? Pa的環(huán)境下燒結，可以有效排除氣體雜質，促進良好的燒結效果。

2. **熱等靜壓（HIP）工藝（可選）**

- **原理**：

- 熱等靜壓工藝是在高溫和高壓下對燒結后的刀具進行處理。它可以進一步消除刀具內部的孔隙，使組織結構更加致密。對于一些高性能要求的硬質合金刀具，經過熱等靜壓處理后，能夠提高材料的密度接近理論密度，從而增強刀具的強度和韌性。

- **操作要點**：

- **溫度和壓力設置**：溫度一般接近或略低于燒結溫度，壓力通常在100 - 200MPa之間。例如，對于WC - Co硬質合金刀具，熱等靜壓溫度可設置為1350 - 1400℃，壓力為150MPa左右。這些參數的設置要根據刀具材料的特性和尺寸來調整，以達到比較好的致密化效果。

- **時間控制**：熱等靜壓時間一般在1 - 3小時左右。時間過短，內部孔隙消除不充分；時間過長，可能會增加生產成本且對刀具性能的提升效果不明顯。

3. **涂層工藝**

- **原理**：

- 涂層可以在刀具表面形成一層具有特殊性能的保護膜，提高刀具的耐磨性、耐腐蝕性和切削性能。對于硬質合金刀具，合適的涂層能夠減少刀具與工件之間的摩擦，降低切削力，并且在高溫切削時保護刀具基體。

- **操作要點**：

- **涂層材料選擇**：常見的涂層材料有TiN（氮化鈦）、TiC（碳化鈦）、Al?O?（氧化鋁）等。TiN涂層具有良好的耐磨性和較低的摩擦系數，適用于多種切削加工；Al?O?涂層具有優(yōu)異的高溫穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性，適合高速切削和切削高硬度材料?？梢愿鶕毒叩木唧w使用要求選擇涂層材料，也可以采用多層涂層來綜合多種材料的優(yōu)勢。

- **涂層方法**：物相沉積（PVD）和化學氣相沉積（CVD）是兩種主要的涂層方法。PVD涂層具有涂層附著力強、沉積溫度低等優(yōu)點，不會對刀具基體造成較大的熱損傷；CVD涂層可以獲得較厚的涂層，涂層的耐磨性和化學穩(wěn)定性較好，但沉積溫度較高。在選擇涂層方法時，要考慮刀具的材料和形狀，以及涂層的性能要求。

4. **刃磨和精加工工藝**

- **原理**：

- 刃磨可以使刀具獲得精確的幾何形狀和鋒利的刃口，提高切削性能。精加工則是對刀具表面進行精細處理，進一步提高刀具的尺寸精度和表面質量，減少刀具在切削過程中的摩擦和磨損。

- **操作要點**：

- **刃磨參數選擇**：根據刀具的類型和切削要求選擇合適的刃磨方法和參數。例如，對于硬質合金麻花鉆，刃磨頂角、后角和螺旋角等參數要根據加工材料和加工要求來確定。刃磨時要注意控制磨削力和磨削溫度，避免產生裂紋和燒傷刀具表面。

- **精加工方法**：可以采用研磨、拋光等方法對刀具表面進行精加工。研磨可以提高刀具表面的平整度和光潔度，拋光則能進一步降低刀具表面的粗糙度。例如，通過使用合適的研磨膏和拋光設備，將刀具表面粗糙度降低到Ra0.1 - 0.2μm以下，提高刀具的切削性能和使用壽命。