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钢结硬质合金的精密镜面磨削

放大字体  缩小字体 发布日期:2013-05-10  来源:网络  作者:lansheng  浏览次数:882
核心提示:  钢结硬质合金是以工具钢或合金钢为粘结相,以难熔金属碳化物(主要是WC、TiC)作硬质相用粉末冶金的方法制备的,其组织特点是微细的硬质相晶粒弥散地分布于钢基中。合金中的硬质相主要赋予材料以高硬度和高耐磨性,

  钢结硬质合金是以工具钢或合金钢为粘结相,以难熔金属碳化物(主要是WC、TiC)作硬质相用粉末冶金的方法制备的,其组织特点是微细的硬质相晶粒弥散地分布于钢基中。合金中的硬质相主要赋予材料以高硬度和高耐磨性,粘结相又赋予材料以钢的性能,因而使钢结硬质合金具有钢和硬质合金的综合性能,使其在各个领域中得到了广泛应用。

  但其本身的加工制造却很困难,特别是精密加工,这是因为硬质相和粘结相的硬度差别较大,钢基容易被切除,而硬质点不易被切除,且其晶粒容易从合金表面剥落下来,从而在表面形成具有硬质相晶粒一样大小的孔隙。同时钢基的韧性大,在一定的磨削温度、接触压力和相对速度条件下,磨屑填满磨粒之间的气孔,使砂轮急剧堵塞工件表面产生烧伤,因而传统的加工方法很难获得低的表面粗糙度,且多级研磨效率低,成本高。

  运用在线电解连续修整(ELID)的金属结合剂超细颗粒金刚石砂轮磨削钢结硬质合金,表面粗糙度可达10 nm左右,且效率高。采用ELID镜面磨削技术对钢结硬质合金进行精密加工,很容易得到低粗糙度镜面。

  一、ELID磨削技术的基本原理

  在线电解修整镜面磨削是日本在20世纪90年代初发展起来的一种超精密加工新技术,它采用铸铁或铁纤维结合剂金刚石或CBN砂轮,利用电解过程中的阳极溶解现象,对砂轮进行在线电解修锐磨削,电解电源采用直流脉冲电源,电解液采用弱电解质的水溶液。铸铁砂轮为阳极,电解中,砂轮表面的铁元素变成Fe2O3氧化膜,使不能电解的金刚石或CBN磨料凸出于砂轮表面。磨钝的磨料随着电解的进行及时脱落,使砂轮始终处于锐利状态。同时生成的氧化膜又起着抑制电解过程继续进行的作用,使砂轮损耗不致太快。当砂轮表面磨粒磨损后,氧化膜被工件表面刮擦去除,电解过程继续进行,对砂轮表面继续进行修整。这是一个循环的过程,既避免了砂轮过快损耗,又能自动保持砂轮表面的磨削状态,见下图。

ELID磨削原理示意图

  二、ELID磨削技术对钢结硬质合金的应用

  对钢结硬质合金进行镜面磨削,工件表面粗糙度Ra=0.003 μm~0.011 μm。若采用更细的砂轮(W1以上),则会明显降低Ra值,取得更好的表面粗糙度。

  工件表面粗糙度不仅与所用砂轮磨料的粒度和种类有密切关系,还与磨削液的配比有密切联系,不同成分和含量的磨削液,其化学特性相差悬殊,加工出来的表面粗糙度不同。

  采用HDMY—110和HDMY—200磨削液,我们加工出达到镜面的光学玻璃、蓝宝石、淬火钢、硬质合金、金属陶瓷、PCBN、单晶硅片等材料的试件。但对于钢结硬质合金就加工不出能够达到 13的镜面,改用专用磨削液HDMY—201和金刚石、CBN混合磨料铁基砂轮,在其它条件都不变的情况下,磨出了达到镜面( 14)的钢结硬质合金。这主要是因为磨削液的成分和含量对电解速度、成膜速度、成膜厚度、膜的硬度,以及被加工工件表面组织性能都有着很大的影响。

  针对被加工材料的不同,合理地调整磨削液中的成分和配比,以及铁基砂轮磨料的种类和粒度,可以获得最佳的磨削状态,从而得到更低的Ra值,达到精密加工的要求。

 
 
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