變切深法評估陶瓷刀具的切削性能及陶瓷刀具的失效機理研究.pdf

1、陶瓷刀具（主要指Si3N4刀具和Al2O3刀具）由于其高的紅硬性、較好的耐磨性以及高化學穩(wěn)定性而非常適合車削灰鑄鐵。但是由于陶瓷刀具其固有的脆性，使得陶瓷刀具在受到機械沖擊的情況下很容易破損。因此，需要一種合適的測試方法來對陶瓷刀具進行測試，確定其在切削時的各種切削性能。另一方面，目前，全世界80％（甚至更高的比例）的刀具經過涂層處理。大部分的研究主要集中在涂層對刀具的耐磨性、高溫性能的影響進行研究?；谔沾傻毒叩拇嘈?，本文在結合之前的

2、研究的基礎上，在研究涂層對刀具耐磨性的同時，進一步研究了涂層在刀具切削過程中是否具有增韌的作用。本文提出使用變切深車削的方法測試陶瓷刀具的切削性能，使用4種不同牌號的Si3N4刀具和兩種不同材質的Al2O3刀具分別進行連續(xù)和變切深車削灰鑄鐵HT250實驗，借助體式顯微鏡、便攜式粗糙度儀和Quanta400型掃描電子顯微鏡，通過后刀面磨損測試、工件表面粗糙度測量、磨損表面觀察和區(qū)域元素能譜分析，對幾種刀具的切削性能和失效機理進行了深入研究

3、，為刀具的選用和制造提高了參考和依據。
　　實驗結果表明:無論是在連續(xù)車削還是變切深車削中，由于涂覆有TiN/Al2O3或者Al2O3/TiN涂層，SL550C和SC10材質的Si3N4刀具的壽命比基體增加了2-5倍左右;涂層的順序和厚度的不同，兩種涂層Si3N4刀具切削性能有一定的差異;Si3N4刀具更適用于沖擊力較大、切削環(huán)境較惡劣的情況，Al2O3刀具更適用于精加工等沖擊力不大的使用條件;連續(xù)車削中，Si3N4刀具的主要失效

4、形式是磨粒磨損，還有少量的粘結磨損;變切深車削中，Si3N4刀具的主要失效形式是粘結磨損，而磨粒磨損和少量的碎裂也對刀具的失效起一定作用;連續(xù)車削中，兩種Al2O3刀具的主要失效形式是疲勞磨損和磨粒磨損，還有少量的粘結磨損;小變切深車削中，兩種Al2O3刀具的主要失效形式是疲勞磨損和磨粒磨損，AB20的粘結磨損有所增加;大變切深車削中，AB20無涂層Al2O3刀具主要失效形式是剝落，AB2010涂層Al2O3刀具主要失效是疲勞磨損和磨粒