传统的陶瓷材料一般取自自然界,如景德镇的土,经过混料、成形和焙烧等工序制成各种日用品。而现代高技术陶瓷,也称特种陶瓷,它的材料是人工合成的,如氮化硅粉,纯度高。利用现代粉末冶金工艺制造,制成的产品具有硬度高和耐高温等性能。
材料可分为金属材料和非金属材料。非金属材料又分为无机材料和有机材料。不论何种材料.其性质.如熔点、硬度和导电性等主要取决于内部微观结构.即取决于内部质点的结合方式和结合力。有机材料靠较弱的分子结合力,所以熔点低、硬度小。金属材料靠金属键结合,它的结合力较分子键强,但较共价键和离子键弱,因此熔点和硬度仍不算高。硬质合金采用金属将WC等硬质相联系起来.其性能介于金属和陶瓷之间。陶瓷材料主要是离子键和共价键结合,其结合力是比较强的正负离子间的静电引力或共用电子对,所以熔点高、硬度高、具有好的绝缘性、化学稳定性还有氧化性。这就是陶瓷材料能成为切削刀具的原因。
实际应用和发展前景
虽然我国陶瓷刀具的研究水平不比国外差,但实际应用发展较慢。据有关资料报导,目前国内陶瓷刀具占总刀具使用量的比例不超过1%。氮化硅陶瓷刀具是近年来才在生产中推广使用的一种新型刀具。因此,不论在刀具的几何参数、切削用量以及使用技术方面,均缺乏成熟的经验。
我国陶瓷刀具在可转位刀具中比重很小,年产量不到硬质合金的0. 1%。从切削性能上看,我国陶瓷刀具正向高硬度合金铸铁粗加工、断续切削方向发展。北京科技大学研制的ST新型复合陶瓷刀具能断续切削HRC63以上的高速钢滚刀。在刀具品种中除各种车刀外还正在开发铣刀和刨刀等。
特点
1、耐磨性好,可加工传统刀具难以加工或根本不能加工的高硬材料,因而可免除退火加工所消耗的电力;并因此也可提高工件的硬度,延长机器设备的使用寿命;
2、不仅能对高硬度材料进行粗、精加工,也可进行铣削、刨削、断续切削和毛坯拔荒粗车等冲击力很大的加工;
3、陶瓷刀片切削时与金属摩擦力小,切削不易粘接在刀片上.不易产生积屑瘤.加上可以进行高速切削。所以在条件相同时,工件表而粗糙度比较低。
4、刀具耐用度比传统刀具高几倍甚至几十倍,减少了加工中的换刀次数,保证被加工工件的小锥度和高精度;
5、耐高温,红硬性好。可在1 200℃下连续切削.所以陶瓷刀具的切削速度可以比硬质合金高很多。可进行高速切削或实现“以车、铣代磨”,切削效率比传统刀具高3-10倍,达到节约工时、电力、机床数30-70%或更高的效果;
6、氮化硅陶瓷刀具主要原料是自然界很丰富的氮和硅,用它代替硬质合金,可节约大量W、Co、Ta和Nb等重要的金属。