CBN-WC-Co復(fù)合刀具材料的切割實(shí)驗(yàn)與機(jī)理研究.pdf

1、CBN-WC-Co是通過放電等離子體燒結(jié)技術(shù)制備得到的一種新型復(fù)合刀具材料，它完美結(jié)合了CBN的高硬度和硬質(zhì)合金的高韌性。CBN-WC-Co復(fù)合刀具材料的優(yōu)點(diǎn)使得普通加工方法很難對(duì)其進(jìn)行切割加工。電火花線切割和激光切割加工精度高、表面質(zhì)量好，屬于非接觸式加工，是加工CBN-WC-Co復(fù)合刀具材料行之有效的方法。本文采用電火花線切割和激光切割技術(shù)分別進(jìn)行該復(fù)合材料的切割實(shí)驗(yàn)，研究了其切割機(jī)理和熱損傷機(jī)理；揭示了切割工藝參數(shù)對(duì)切割表面形貌、

2、熱損傷以及切割質(zhì)量的影響規(guī)律。具體開展了如下研究工作：
　?。?）開展復(fù)合材料的電火花線切割加工的實(shí)驗(yàn)研究。利用帶能譜分析的掃描電子顯微鏡觀察了切割試件截面和表面的顯微形貌并進(jìn)行了成分分析。從微觀角度分別揭示了CBN顆粒和硬質(zhì)合金基體的材料去除機(jī)理，分析了CBN-WC-10Co刀具材料的電火花線切割熱損傷情況。研究結(jié)果表明：CBN-WC-10Co刀具材料的電火花線切割材料去除機(jī)理主要是通過放電通道產(chǎn)生的高溫使材料局部區(qū)域熔化或者氣

3、化，熔融產(chǎn)物在放電爆炸力作用下被拋出熔池，同時(shí)放電爆炸力使部分CBN顆粒直接從硬質(zhì)合金基體脫落，形成凹坑。粘結(jié)劑金屬鈷因?qū)щ娦院?、熔點(diǎn)和沸點(diǎn)低而容易被過量去除，導(dǎo)致WC顆粒因失去支撐結(jié)構(gòu)而從表層脫落，且放電通道內(nèi)產(chǎn)生的爆炸沖擊波也會(huì)造成WC邊沿局部碎裂。
　?。?）開展復(fù)合材料的激光切割加工的實(shí)驗(yàn)研究。利用掃描電子顯微鏡觀察試件切割截面和表面的微觀形貌，并且觀察了截面的顯微硬度，利用X射線衍射儀分析切割表面的材料成分。研究發(fā)現(xiàn)：激

4、光輸出功率為100W時(shí)加工表面質(zhì)量較好，熱影響區(qū)小，切割截面沒有裂紋，CBN顆粒與硬質(zhì)合金基體結(jié)合良好，在切割表面發(fā)生了CBN向HBN的相變。而激光功率為50W時(shí)，熱影響區(qū)反而增大，切割截面出現(xiàn)多種微觀裂紋，表面粗糙度增大。由于激光加工過程中粘結(jié)劑Co對(duì)CBN和WC顆粒橋接作用的破壞，切口表面重凝層的形成，CBN相變的發(fā)生等原因，使得切割表面硬度下降。
　?。?）利用電火花線切割技術(shù)將此復(fù)合材料制備成纖維微刃，其截面尺寸為0.8m