鋼結(jié)硬質(zhì)合金的精密鏡面磨削

發(fā)布日期:2014-05-08    蘭生客服中心    瀏覽:4314

  鋼結(jié)硬質(zhì)合金是以工具鋼或合金鋼為粘結(jié)相,以難熔金屬碳化物(主要是WC、TiC)作硬質(zhì)相用粉末冶金的方法制備的,其組織特點是微細的硬質(zhì)相晶粒彌散地分布于鋼基中。合金中的硬質(zhì)相主要賦予材料以高硬度和高耐磨性,粘結(jié)相又賦予材料以鋼的性能,因而使鋼結(jié)硬質(zhì)合金具有鋼和硬質(zhì)合金的綜合性能,使其在各個領(lǐng)域中得到了廣泛應用。

  但其本身的加工制造卻很困難,特別是精密加工,這是因為硬質(zhì)相和粘結(jié)相的硬度差別較大,鋼基容易被切除,而硬質(zhì)點不易被切除,且其晶粒容易從合金表面剝落下來,從而在表面形成具有硬質(zhì)相晶粒一樣大小的孔隙。同時鋼基的韌性大,在一定的磨削溫度、接觸壓力和相對速度條件下,磨屑填滿磨粒之間的氣孔,使砂輪急劇堵塞工件表面產(chǎn)生燒傷,因而傳統(tǒng)的加工方法很難獲得低的表面粗糙度,且多級研磨效率低,成本高。

  運用在線電解連續(xù)修整(ELID)的金屬結(jié)合劑超細顆粒金剛石砂輪磨削鋼結(jié)硬質(zhì)合金,表面粗糙度可達10 nm左右,且效率高。采用ELID鏡面磨削技術(shù)對鋼結(jié)硬質(zhì)合金進行精密加工,很容易得到低粗糙度鏡面。

  一、ELID磨削技術(shù)的基本原理

  在線電解修整鏡面磨削是日本在20世紀90年代初發(fā)展起來的一種超精密加工新技術(shù),它采用鑄鐵或鐵纖維結(jié)合劑金剛石或CBN砂輪,利用電解過程中的陽極溶解現(xiàn)象,對砂輪進行在線電解修銳磨削,電解電源采用直流脈沖電源,電解液采用弱電解質(zhì)的水溶液。鑄鐵砂輪為陽極,電解中,砂輪表面的鐵元素變成Fe2O3氧化膜,使不能電解的金剛石或CBN磨料凸出于砂輪表面。磨鈍的磨料隨著電解的進行及時脫落,使砂輪始終處于銳利狀態(tài)。同時生成的氧化膜又起著抑制電解過程繼續(xù)進行的作用,使砂輪損耗不致太快。當砂輪表面磨粒磨損后,氧化膜被工件表面刮擦去除,電解過程繼續(xù)進行,對砂輪表面繼續(xù)進行修整。這是一個循環(huán)的過程,既避免了砂輪過快損耗,又能自動保持砂輪表面的磨削狀態(tài),見下圖。

ELID磨削原理示意圖

  二、ELID磨削技術(shù)對鋼結(jié)硬質(zhì)合金的應用

  對鋼結(jié)硬質(zhì)合金進行鏡面磨削,工件表面粗糙度Ra=0.003 μm~0.011 μm。若采用更細的砂輪(W1以上),則會明顯降低Ra值,取得更好的表面粗糙度。

  工件表面粗糙度不僅與所用砂輪磨料的粒度和種類有密切關(guān)系,還與磨削液的配比有密切聯(lián)系,不同成分和含量的磨削液,其化學特性相差懸殊,加工出來的表面粗糙度不同。

  采用HDMY—110和HDMY—200磨削液,我們加工出達到鏡面的光學玻璃、藍寶石、淬火鋼、硬質(zhì)合金、金屬陶瓷、PCBN、單晶硅片等材料的試件。但對于鋼結(jié)硬質(zhì)合金就加工不出能夠達到 13的鏡面,改用專用磨削液HDMY—201和金剛石、CBN混合磨料鐵基砂輪,在其它條件都不變的情況下,磨出了達到鏡面( 14)的鋼結(jié)硬質(zhì)合金。這主要是因為磨削液的成分和含量對電解速度、成膜速度、成膜厚度、膜的硬度,以及被加工工件表面組織性能都有著很大的影響。

  針對被加工材料的不同,合理地調(diào)整磨削液中的成分和配比,以及鐵基砂輪磨料的種類和粒度,可以獲得最佳的磨削狀態(tài),從而得到更低的Ra值,達到精密加工的要求。

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