硬質(zhì)合金刀具擴散磨損的數(shù)值模擬及成分優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、硬質(zhì)合金刀具不但硬度、機械強度、彈性模量高，而且線膨脹系數(shù)小，抗腐蝕性、耐磨性、抗氧化性好，所以它是當(dāng)代最廣泛應(yīng)用的一種刀具材料。目前硬質(zhì)合金刀具幾乎覆蓋了所有刀具的品種，進一步取代高速鋼刀具。隨著材料科學(xué)與制造技術(shù)的發(fā)展，硬質(zhì)合金刀具的性能得到了很大的改善，特別是近十幾年來，涂層技術(shù)等的迅速發(fā)展，使硬質(zhì)合金刀具的性能有了重大的改善，應(yīng)用范圍日益廣大。 在硬質(zhì)合金刀具切削難加工材料(如高溫鋼、不銹鋼)時，由于切削力很大，在切削過

2、程中，被切削材料產(chǎn)生了較大的塑性變形，刀具與工件間存在著較大的摩擦，因此產(chǎn)生大量的切削熱，由于難加工材料的導(dǎo)熱系數(shù)低，大部分切削熱集中在切削區(qū)，使得切削溫度急劇升高。由于切削力大、切削溫度高，這就為刀具與工件之間發(fā)生擴散磨損創(chuàng)造了條件。 針對硬質(zhì)合金刀具切削奧氏體不銹鋼粘刀現(xiàn)象嚴(yán)重的問題，利用熱力學(xué)軟件Thermo-calc中的TCC模塊和DICTRA模塊模擬了硬質(zhì)合金刀具與被切削工件之間發(fā)生的原子擴散。主要對Fe-Co、C

3、r-Co、Ni-Co、Mn-Co、元素之間的相互擴散以及C在刀具表面的富集情況進行數(shù)值模擬。證實了刀具與工件之間發(fā)生的原子間相互擴散是發(fā)生粘刀現(xiàn)象的主要原因。 針對硬質(zhì)合金在燒結(jié)時WC晶粒容易長大導(dǎo)致合金的綜合性能下降的問題，通過添加晶粒抑制劑可以有效地抑制晶粒長大。找出了不同抑制劑NbC、TaC、VC、Cr<,3>C<,2>、TiC細化細粒的效果，并且說明了添加不同抑制劑時對硬質(zhì)合金物理機械性能的影響，從硬質(zhì)合金材料的角度找

4、出提高硬質(zhì)合金刀具機械性能的方法和規(guī)律。 采用混合粒度的方法制備硬質(zhì)合金是目前刀具材料方面新的發(fā)展方向。在實驗室條件下，制備出的混合粒度硬質(zhì)合金試樣在物理機械性能上都明顯優(yōu)于單一粒度的試樣，并根據(jù)晶體的致密度原理找出兩種不同粒度WC粉末搭配的百分配比。通過掃描電鏡分析國內(nèi)外著名品牌的刀具材料，發(fā)現(xiàn)這些刀具材料之所以性能優(yōu)越，一個很重要的原因就是采用了混合粒度的制備方法。通過通用多功能數(shù)理統(tǒng)計和數(shù)學(xué)模型處理軟件系統(tǒng)-DPS(Da