硬质合金刀具刃口钝化方法的研究

发表时间:2021/5/31   来源:《基层建设》2021年第3期   作者:刘晓海
[导读] 摘要:刀具刃口的钝化能够增强刃口强度,对刀具的使用和维护具有重要意义。
        河冶住商工模具有限公司  河北石家庄  050000
        摘要:刀具刃口的钝化能够增强刃口强度,对刀具的使用和维护具有重要意义。但是目前部分硬质合金刀具刃口钝化方法仍具有许多问题。为解决这些问题,需要根据磨料水射流理论对硬质合金刀具刃口钝化机制进行分析。本文先论述了刀具刃口钝化的含义及其重要性,再对硬质合金刀具钝化机制进行探究。
        关键词:硬质合金刀片;刃口钝化;研究
        随着时代进步,新型刀具材料也得到了发展,刀具的性能也有了更高要求。刃口钝化对于刀具的使用性能重要影响,故刃口钝化方法也随之不断发展。但是目前部分刀具的刃口钝化方法不适用于硬质合金刀具,故需要对硬质合金刀具刃口钝化的机制和方法进行深入研究。
        一、刀具刃口钝化的含义和重要性
        1.1刀具刃口钝化的含义
        刀具刃口钝化处理是对刀具刃口进行加工处理,使刃口具有一个特定的轮廓形状,以此来改善刀具刃口的形貌、使刃口表面能够适应刀具的使用性能以及加工过程中的接触,对提高刀具性能有着重要作用。
        1.2刀具刃口钝化的重要性
        在对刀具刃口进行钝化处理前,多数刀具刃口都存在着一定的缺陷,会影响刀具后续加工过程的顺利进行,甚至会导致刀具损坏,对刀具刃口进行钝化处理则能够有效改善这一情况。对刀具刃口采用合适的钝化方法达到合适的钝化效果,能够解决刃口缺陷、提高刀具刃口的强度和刃口表面的光洁度,同时能够为后续刃口表面涂层沉积工作做准备,从一定程度上提高了刀具刃口质量、延长了刀具的使用时间。
        二、刀具刃口钝化方法存在的不足
        目前市场上应用的刀具刃口钝化方法主要包括喷砂法、毛刷法、研磨法和电化学方法等,这些方法大体上能完成刀具刃口钝化工作、使刀具性能加强,但是在实际使用过程中,仍存在着一些不足之处,主要表现在以下几个方面:
        第一,以上钝化方法难以对整个钝化处理过程中的刃口几何参数严格控制,导致钝化后的刀具刃口性能不能达到最佳效果。
        第二,以上钝化方法存在着切削刀钝化不均匀的问题,从而导致刃口钝化的一致性较低,不能使刀具获得最理想的刃口几何形状。
        第三,以上钝化方法存在着工作效率低、耗时长的问题。上述钝化方法针对不同材料制作的刀具有着不同的制作参数,需要通过多次实验数据来针对性确定最佳钝化工艺参数。
        第四,以上钝化方法成本较高,对相关刀具生产企业的经济利益有着影响。上述钝化方法多数需要先进机械设备,这些机械设备定价很高,提高了刀具生产企业的生产成本。


        三、科学完善的硬质合金刀具刃口钝化方法
        目前,硬质合金刀具刃口钝化方法是运用磨料水射流进行钝化,该方法适用于各种刀具材料,具有突出优势。现对磨料水射流技术的运行机制和硬质合金刀具刃口在此技术作用下的钝化机制进行以下分析:
        3.1磨料水射流技术的运行机制
        硬质合金刀具的钝化过程应用磨料水射流技术,来解决原有钝化方法存在的问题。磨料水射流技术将硬质合金刀具在水射流的作用下加入磨料颗粒对硬质合金材料进行去除来达到钝化效果,该加工工艺比较复杂。该技术的作用机制是将水流进行高压处理,将其转化为高压水射流,利用水射流切割硬质合金材料。为避免水射流发散降低切割能力,在水中加入磨料颗粒使水流更加聚集,同时水射流给予磨料颗粒很高的速度,此时则可以发出高速高压磨料水射流,进一步提高其切割能力,能够有效对硬质合金材料进行切割。
        3.2硬质合金刀具刃口钝化机制
        硬质合金材料在高速磨料射流作用中,刀具的尖峰薄弱处受到磨料颗粒的冲击。在此过程中,磨料颗粒冲击动能使硬质合金材料发生断裂,切割掉了刀具尖端薄弱处的硬质合金材料,并产生微观上的裂痕。此时,高压状态下的水穿过裂缝对刀具尖端薄弱处进一步切割。由于刀具尖端薄弱处材料的去除,硬质合金刀具刃口的几何面积随之增大。当磨料颗粒冲击产生的动能达不到使硬质合金材料断裂的标准时,磨料颗粒会以一定速度冲击刃口的材料,并使刃口材料发生一定程度的塑性变形,同时引起刃口部分材料沿变形区域滑下,此过程能够进一步去除刃口的微量硬质合金材料。
        3.3硬质合金刀具刃口钝化应用磨料水射流技术的优势
        磨料水射流技术优势明显,对硬质合金刀具刃口钝化工作的顺利进行有着重要作用,主要表现在以下几个方面:首先,磨料水射流系统能够快速建立和运行。磨料水射流系统主要包括磨料运送设备、增压器设备、切割头、计算机控制设备以及废液手机设备。该系统所需设备比较容易组装,故磨料水射流系统能够较快建立,由于过程中应用计算机控制,该系统也能保障运行顺利。其次,应用磨料水射流技术进行加工时,对刀具材料没有特殊要求,故能够顺利对硬质合金材料进行切割去除。同时,磨料水流技术应用比较灵活,能够通过计算机控制来将硬质合金刀具加工成所需形状。最后,利用磨料水流技术进行加工处理时,总过程产生极少热量,能够降低加工设备的危险程度。
        四、结束语
        对刀具刃口进行钝化处理能够增强刀具刃口硬度,有效延长刀具使用时间,有利于刀具市场的发展。硬质合金刀具由于自身材料存在的特殊性,传统的钝化方法因自身存在的不足不能适用,故采用磨料水射流技术对硬质合金刀具进行钝化处理,有效提高了硬质合金刀具钝化工艺的效率和硬质合金刀具的质量。
        参考文献
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        [2]李铸宇,王洪阳,宿好阳,刘海宇.磨料电解加工在硬质合金刀具刃口钝化上的应用[J].大连工业大学学报,2019(2):141-145.
        [3]罗刚,刘文泽,胡剑华,贠庆芳,宋玉玲.硬质合金型线铣刀刃口钝化研究[J].方汽轮机,2017(1):42-48.
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