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氮化硅在陶瓷工業刀具比硬質合金刀具的優勢
發布時間:2021-12-15 10:55 點擊量:
氮化硅陶瓷刀具的優點:

1)硬度高,一般為93~94HRA,氮化硅的晶胞是由[Si-N4]四面體單元所組成,Si位于四面體的中間Si-N之間是很強的共價鍵結合,類似于金剛石的[C-C4]四面體單元,所以氮化硅Si3N4也具有較高的硬度和耐磨性。有關資料報導,氣相沉積法制造的晶態Si3N4的顯微硬度可達5000,它僅次于金剛石和立方氮化硼,但卻遠遠高于碳化鎢、碳化鈦和氧化鋁。所以Si3N4陶瓷刀具可具備比硬合金和氧化鋁基陶瓷刀具更高的切削性能,可加工硬質合金難以加工或不能加工的高硬材料,如可以加工硬度高達65HRC的各類淬硬鋼和硬化鑄鐵,免除退火加工所消耗的電力。其優良的耐磨性,不僅延長了刀具的切削壽命,而且還減少了加工中的換刀次數,從而保證切削工件時的小錐度和高精度,尤其在用數控機床進行高精密連續加工時,可減少對刀誤差和因磨損引起的不可預測的誤差,簡化刀具誤差補償。
2)高強度,目前氮化硅陶瓷刀片的抗彎強度已達到750~1000Mpa,超過了高速鋼,與普通硬質合金相當。
3)耐熱性和抗高溫氧化性特別好,即使在 1200~1450℃切削高溫時仍能保持一定的硬度和強度進行長時間切削,因此允許采用遠遠高于硬質合金刀具的切削速度實現高速切削。其切削速度比硬質合金刀具提高3~10倍,因而能大幅度提高生產效率。實驗證明,在眾多的陶瓷材料中,Si3N4陶瓷具有最佳的耐熱性 。
4)良好的斷裂韌性,斷裂韌性值是評價陶瓷刀片抗破損能力的重要指標之一,它與材料的組成、結構、工藝等因素有關。Si3N4系列陶瓷刀片的斷裂韌性值優于其他系列陶瓷刀片(達 6~7MPam1/2),接近某些牌號的硬質合金刀片,因而具有良好的抗沖擊能力,尤其在進行銑、刨。鏜削及其它斷續切削時,更能顯示其優越性
5)抗熱震性強,陶瓷材料的抗熱震性是指其在承受急劇溫度變化時,評價其抗破損能力的重要指標。Si3N4系列陶瓷刀片的抗熱震性能指標ΔT ,由于其強度高、熱膨脹系數低而高達600~800℃,明顯優于其它系列陶瓷刀片(300~400℃),因而在高強度斷續零件的毛坯加工方面,顯示出獨特的優越性能。
6)陶瓷刀片切削時與金屬摩擦力小,切屑不易粘拼在刀片上,不易產生積屑瘤,加上可以進行高速切削,所以在條件相同時,工件表面粗糙度比較低。
7)氮化硅陶瓷刀具的主要原料是自然界很豐富的氮和硅,用它代替硬質合金,可節約大量w、Co、Ta和Nb等重要戰略金屬。
8)制造和磨削工藝比較簡單,成本較低,Si3N4陶瓷的制造工藝比較簡單,不需要高溫高壓合成設備。Si3N4陶瓷刀具可用人造金剛石砂輪磨削和金剛石研磨膏研磨。因此,這種刀片制造成本較低,便于推廣使用。
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