纯碳化钨和SiC-TiC刀具的切削性能和磨损机理研究

发布时间：2018-01-01 19:18

本文关键词：纯碳化钨和SiC-TiC刀具的切削性能和磨损机理研究　出处：《西南交通大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：碳化钨(WC)基金属陶瓷近年来在高速切削领域得到了广泛的应用,其不仅具有高耐磨性,高耐热性以及高硬度等较好的综合力学性能,而且具有导热导电性好、与工件摩擦系数小等优良的物理性能。目前碳化钨基刀具为了提高刀具的韧性和致密度需要添加粘结相(如Co、Ni),但是由于粘结相的存在又会使得刀具在切削产生的高温下性能降低,因此纯的碳化钨材料相比而言有更大的应用前景。SiC-TiC作为一种复合的硬质合金材料,其综合力学性能也比较优异。到目前为止,国内外几乎没有研究纯碳化钨材料和SiC-TiC材料作为刀具的报道。因此本文以相对密度达到100%的纯碳化钨刀具和相对密度达到99.5%SiC-TiC刀具作为研究对象,研究其切削性能、失效模式和寿命并与另一种商用刀具YW2比较,旨在为纯碳化钨材料和SiC-TiC材料作为切削刀具提供参考依据。本文通过真空烧结、冷等静压和热等静压工艺制备了纯WC材料和SiC-TiC材料,将其制备成车刀刀具。采用维氏硬度计、电子万能试验机测定纯WC材料和SiC-TiC材料的力学性能。在C0618b车削机床上进行切削实验,考察其作为刀具的切削性能.。采用超景深显微镜、带X射线能谱扫描功能(EDS)的扫描电子显微镜(SEM)、背散射扫描电镜(BSE)观察切削失效后刀具的磨损样貌和刀具表面元素分布并分析失效机理。同时设置YW2刀具作为对照组进行切削性能比较分析。研究发现:纯WC刀具干切削Cr12Mn5Ni4MoAl不锈钢时的主要磨损形式表现为粘结磨损。刀尖磨损严重,大量工件材料粘附在刀具的磨损面上,在前刀面和后刀面上都发现了材料脆性断裂导致的阶梯状磨损轨迹以及大量WC晶粒的拔出。SiC-TiC刀具切削Cr12Mn5Ni4Mo3Al不锈钢时以粘结磨损为主,后刀面出现了明显的凹窝样貌。纯WC刀具的切削寿命比同参数下干切削Cr12Mn5Ni4MoAl不锈钢的YW2刀具和SiC-TiC刀具的寿命低,这是由于不锈钢材料对纯WC材料强烈的粘附效应引起的。而纯WC刀具干切削HT200铸铁时的主要磨损形式表现为磨粒磨损,刀尖磨损较少,几乎无工件材料粘附在刀具上,在刀具的磨损面上观察到了机械疲劳裂纹和脆性断裂,同时有少量的WC晶粒剥落,在磨损面上有典型的月牙洼磨损和沟槽磨损痕迹。SiC-TiC刀具切削HT200铸铁时的主要磨损形式为磨粒磨损,后刀面上有大面积的晶粒剥落,切削刃上有刃窝样貌产生。纯WC刀具的切削寿命比同参数下干切削HT200铸铁的YW2刀具和SiC-TiC的寿命高,这得益于铸铁材料与纯WC材料之间较弱的粘附效应。
[Abstract]:In recent years , tungsten carbide ( WC ) - based cermets have been widely used in the field of high - speed cutting , which not only has good comprehensive mechanical properties such as high wear resistance , high heat resistance and high hardness , but also has good physical properties such as high thermal conductivity and low friction coefficient . The wear pattern of cutting tool after cutting failure was observed by scanning electron microscope ( SEM ) and back scattering scanning electron microscope ( SEM ) with X - ray energy spectrum scanning function ( EDS ) .

【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TG711

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