剪切硬质合金价钱_硬质合金切削刀具

1.做刀片用什么材料

2.硬质合金钻进

3.金刚石－硬质合金复合片

4.精加工淬火钢都有哪些工艺方法？

5.求解：谁知道在刀具和铣刀上焊接硬质合金，需要哪些设备和工具。跪求，知道的前辈，解释一下

6.钢结硬质合金用于制造什么

7.硬质合金可转位拉刀的设计及原理是什么？

做刀片用什么材料

问题一：刀片一般是什么材料做的 裁皮刀片, 手工艺人刀的配置。不锈钢刀片铸造并且擦亮的象镜子一样，圆刀延续了以往的惯例。 它将毫不费力的滑动过厚的皮革边缘。它有一个牢固的黄铜箍和硬木把手，是高质量的产品。

使用方法和其他半圆刀一样，在皮革行业,尤其是欧美国家,都使用这种皮革专用半圆刀。皮革专用半圆刀的使用和研磨 ：

问题二：做刀具那个材料好 做什么用的刀具

你说是机加工用的么?

在现代机械加工中，刀具材料以硬质合金和高速钢用得最多，几乎各占一半。高速钢的发明和应用，已有整整一个世纪的历史，硬质合金则已有半个世纪。但二者均研制出许多新品种，其性能不断提高，在机械加工中发挥着重要作用。近年来，随着数控加工技术的迅猛发展以及数控机床的普遍使用，要实现高效率、高稳定性、长寿命加工。超硬刀具的应用也日渐普及起来，同时引入了许多先进的切削加工概念，如高速切削、硬态加工、高稳定性加工、以车代磨、干式切削等。超硬刀具已成为现代切削加工中不可缺少的重要手段。

(一)超硬刀具

超硬刀具主要包括金刚石刀具和立方氮化硼刀具，其中以人造金刚石复合片(PCD)刀具及立方氮化硼复合(PCBN)刀具占主导地位PCD金属切削刀具PCD金属切削刀具可利用PCD材料的高硬度、高耐磨性、高导热性及低摩擦系数实现有色金属及耐磨非金属材料的高精度、高效率、高稳定性和高表面光洁度加工。此类刀具从结构上主要可分为焊接式PCD刀具和可转位式PCD刀片。近年来焊接式PCD刀具中发展较快的品种是带标准刀柄的PCD刀具，如带柄PCD铣刀、PCD镗刀、PCD铰刀等，刀柄型式主要为圆柱柄、锥柄和HSK柄。这种刀具(尤其是多齿刀具)的特点是切削刃对刀柄的跳动小(如刃长为30mm的HSK柄PCD铣刀的切削刃跳动仅为0.002mm)，尤其适合于对各种有色金属零件的成形面、孔、阶梯孔等进行大批量高速加工。例如，采用铝基体刀盘的PCD高速铣刀(六刃，直径100mm)，最储转速可达20,000r/min,以上，切削速度可达7,000m/min。可转位式PCD刀片是在硬质合金可转位刀片上镶装一块PCD刀坯再经刃磨而成，可装夹在各种数控机床的刀杆、刀夹或刀盘上，用于高可靠性的大批量加工。随着数控机床、加工中心及自动生产线的日益普及，可转位式PCD刀片的使用越来越多，其刀具耐用度较硬质合金刀具可提高几十倍。PCBN金属切削刀具PCBN金属切削刀具也可分为焊接式PCBN刀具和可转位式PCBN刀片两类。焊接式PCBN刀具是将PCBN刀坯焊接在钢基体上经刃磨而成，主要有车刀、镗刀、铰刀等。PCBN刀具大多用于耐磨黑色金属的加工，因此其刀尖角不能太小，刀具前角一般为-5°～5°，后角一般为3°～10°，断续切削时一般采用负倒棱。转位结构的PCBN刀片(主要为车刀片和铣刀片)一般是在可转位硬质合金刀片的一个角上镶焊一块PCBN刀坯，经刃磨而成。考虑到刀坯较贵及重磨等原因，一般只做成一个刀尖。随着焊接工艺质量的提高，其剪切强度可达0.78kg/m2。随着PCBN刀坯尺寸越做越小，不重磨PCBN刀片的价格也随之降低。

问题三：切削304不锈钢的刀片选用什么材料的钢材做 缺口是热处理没有掌握好，不是材质的问题，如果慢速剪切，CR12MOV完全适用，高速剪切，比如滚剪，我们都用LD，当然，6542更加理想，不过热处理不到位，你用M42也是白搭材料。

问题四：一般的刀片用什么材料制成的? 钢是铁、碳和少量其它元素的合金。不锈钢或者10.5%或以上铬金含量的抗腐蚀性合金钢是该类金属的通用术语。应该记住不锈钢并不是说这种地钢材不生锈或不会被腐蚀，而只不过是它比不含铬的合金的耐腐蚀性能强得多。除了铬金属之外，其它金属元素如镍、钼、钒等也可以加入合金中用于改变合金钢的性能，从而生产出不同等级、不同性能的不锈钢。因应用目的和场所的不同，仔细挑选性能最为合适的不锈钢所制造的刀具，对于你特定工作的效率和成功至关重要！！！！！

当今刀具常用刃材

AUS-8

ATS-34

GIN-1

CPM-T440V

SANMAIIII（三层钢）

420J

CARBON V

440C

D2

AUS-8：

一种高碳低硌不锈钢，经过长时间证明具有非常优秀的折中特点，既坚硬又坚韧，既不易生锈又能保持锋利长久。

ATS-34：

日本钢，隶属日立钢铁公司生产。大多数手工刀采用的材料，也是名牌厂家选用之高级不锈钢材料。ATS-34也属于高碳钢，其硬度可作到59-61HRC，有些人认为是目前最好的刀刃钢材之一。此外，美国的154CM钢材与ATS-34等同。

GIN-1：

以前也叫G2，是一种低成本的钢材，稍软于AUS-8。

CPM-T440V：

近来被认为是超级制刀钢材，比目前市场上的所有不锈钢都经久耐用，长时间无需磨刀。

SAN MAI III（三层钢）：

一种昂贵的日本薄片层压钢材。高碳含量的坚硬里层作为刀刃的中心层，两边经过回火处理的坚韧弹性钢，最终的刀刃集中了良种钢材的特点，品质极佳。其比AUS-8的坚韧性高25%。

420J：

属于低碳钢，坚韧（甚至不易折断），抗冲击，抗腐蚀，能保持适度锋利，易于保养，有不少观赏刀剑用此钢材。

CARBON V：

一种纯粹的碳合金钢，冷钢公司在其购买的大量高级碳钢材中加入少量合金元素增加了这种钢材的坚韧性和持久性，然后按照严格的规则滚轧获得最好的结晶化，使刀刃可以充分利用钢材中的结晶粒方向，使刀刃变得出类拔萃。

440C:

也是目前用在高档批量刀具市场上的优质不锈钢，其强度及锋利性甚于ATS。

D2:

最近KA-BAR厂采用了D2型钢材，这是一种优质工具钢，硬度59-60HRC，深度冷处理至-120度，两次退火，其优点是坚韧和较长时间的刀刃保持性。

刀 具 钢 材

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首先，要记住刀的性能并非仅由钢材决定的，刀刃的形状也很重要（例如，Tanto的刀头不适合剥皮），也许最重要的是热处理。较差的钢材经过良好的热处理也可能生产出更好的刀刃来。比较差或者很差的热处理可能会使不锈钢失去它的一些固有特性，或者导致坚硬的钢变脆。最不幸的是：刀具的三个最重要的特性（刀刃形状、钢材类型、热处理）中热处理是不可能用眼睛辨别出来的，因此，一般人把过多的注意力放在了前面两方面。记住这一点，440A经常被嘲笑，但是，我宁愿要440A材料的潜水刀也不要L6。正确热处理的5160非常结实，但是如果我想要剥皮刀，我更有兴趣选刀锋保持比较好的，象ALA521000等等。

一、钢合金

简单地说：钢就是铁和碳的合金。其它成分是为了使钢材性能有所区别。以下以字母顺序列出重要的钢材，他们包含以下成分：

碳（Carbon）

存在于所有的钢材，是最重要的硬化元素。有助于增加钢材的强度，我们通常希望刀具级别的钢材拥有5%以上的碳，也成为高碳钢。

铬（Chromium）

增加耐磨......>>

问题五：做刀用什么材料好 420J2: （Cold Stee公司出品）由于其低碳高铬的组成，是这种钢材成为制作坚韧抗震刀刃的决佳选择，同时还具有很好的抗腐蚀能力与不错的刀锋保持性。他是一种理想的刀刃材料，可以在各种不同的环境下使用，如高温.潮湿.海水等环境，高量的铬带给它超强的抗腐蚀能力，也使它成为制造随身刀具和不需要怎么保养的刀具的上好材料。

4Cr13：国产之优质不锈耐酸钢材，低碳高铬钢，广泛应用于弱腐蚀介质零件.医疗工具弹簧.滚动轴承.手术刀具.外科器械，耐蚀性能力极优，加工性极优，综合性能等同于420J2。

425m: 420系钢材之改良(Modified)品种, 定名为425M, 将含碳量提高至约0.55%, 并加进1%之钼, 经热处理后可违较理想之硬度(HRc58), 却保留了420系钢材之优良加工性, 故极宜应用於厂制刀具。 美国着明之BUCK及GERBER两大刀厂已於90年代选用425M作为其刀身材料。

9Cr18:国产之优质不锈耐酸钢材，含铬量达18%,含碳量0.9%,，广泛应用于自动车床零件.纤维厂机具.石油工业耐腐蚀几耐磨零件.手术刀具.外科器械，耐蚀性能力极优，加工性极优。经熟处理后可达HRc58之硬度。

440-C : 美国制之优质不锈钢材, 含铬量高达16-18%。 最初被应用於外科手术刀具及船舶业, 耐蚀性及耐能力极优; 韧性强。 现更广泛应用於手制刀及优质厂制刀具。 含碳量约1%(440系分A, B, C, 及F级; C级及F级含碳量最高, 而A级刖刖较少)。 经熟处理后可达HRc58之硬度。

9Cr18Mo:国产之优质不锈钢材，含铬量达18%,含1%钼,含碳量0.9%,主要应用于弱腐蚀介质零件.医疗工具弹簧.滚动轴承.手术刀具.外科器械，耐蚀性能力极优，加工性极优,经熟处理后可达HRc58之硬度。

154CM : 美国制之优质不锈钢材, 铬含量达15%, 钼含量达15%, 钼含量达4%; 故定名为154CM。 乃近代手制刀之一代宗师 R.W.Loverless 率先所采用。 加工性极优, 耐蚀性, 刀锋耐损性及韧性皆强, 但售价较高, 故只见被应用於手制刀具。 含碳量约1.05%, 经热处理后可达HRc60~61之硬度。

ATS-34 : 日本“日立金属工业”针对美制154CM 而开发之优质不 钢, 用料和 成份与154CM相近, 而各方面之性能皆达至154CM之标准, 且犹有过之, 但价格则较廉, 被业内认定为最佳刀具钢材之一, 现已成为手制及优质厂制刀具应用之主流。 经热处理后可达HRc60~61硬度。

AUS8(8A) : 日本 “爱知制钢” 所开发之优质不锈钢材, 耐蚀性, 刀锋耐损性及韧 性皆达优异水平, 多被应用於日本制之优质刀具。 AUS 钢种分为10A (含碳量约1%), 8A (含量0.8%) 及6A (含碳量约0.6%) 三种。 8A 经热处理后HRc58~59之硬度。

D2 : 金属机械加工用之耐磨工具钢材D2, 属风硬钢 (Air-Hardening steel) ; 被广泛应用砍伐刀或猎刀次制作, 含碳量高达1.5%, 含铬量亦高达11.5%, 经热处理后可达HRc60之硬度, 但相对地廷展性(韧性)较弱, 耐 能力亦不甚佳, 钢材表面亦难作镜面磨光处理。

Hi-Speed Tool Steel (高速工具钢): 高度加工制成成之工具钢材, 含碳量高, 而含铬量则低(约4%), 故打磨钢材表面之光泽较暗, 经热处理后可达HRc62之高硬度, 但耐 性能不甚佳。

Cowry X(RT-6):......>>

问题六：用什么不锈钢材质做刀具材料更好 可以使用马氏体不锈钢制作刀具，马氏体不锈钢，是可以通过淬火来提高硬度的。马氏体不锈钢材料有：410、420、420J1、420J2、440等。

问题七：DIY做刀用什么钢材料 用可以淬火的钢就行。可以用45号钢，先打孔，做好手柄后（先不要装木柄）再磨，然后再淬火。淬火之后再用细砂轮作精细打磨。

问题八：美工刀是什么材料做成的 塑料也分多种，现在典型的时PVC配合加硅土调软硬，加工成小颗粒，加入热注塑鸡挤压成型

问题九：请问用什么材料做刀片又硬又耐磨 高速钢，这个材料耐磨性好，而且强度高，但价格较贵

问题十：工业用手术刀片用什么材料做的? 钛合金材料，这样具有不生锈、表面硬度高等优点。

硬质合金钻进

硬质合金的制成、分类及其应用已在本工种基础知识分册第二章第七节中做了介绍。这里主要针对硬质合金钻进特点、钻头结构组成、钻进基本原理、钻进规程参数选用及其注意事项进行归纳阐述。

(一)硬质合金钻进含义及特点

硬质合金钻进是指将硬质合金镶焊在钻头体上作为破碎岩石工具的一种钻进方法。

硬质合金钻进的特点是:操作简便,钻进技术参数容易掌握控制,孔内事故较少;在中硬以下岩层中钻进效率高,钻孔质量好,岩心光滑,采取率较高,孔斜较小,材料消耗少,钻头镶焊工艺简单,修磨方便,成本较低。但硬质合金硬度有限,强度和耐磨性尚嫌不足,在硬岩层中钻进效率不高,钻头寿命不长。

(二)硬质合金钻头

硬质合金钻头分取心钻头和不取心钻头两大类。钻探用硬质合金钻头结构对钻进效率、钻头寿命、钻进规程和操作技术都有一定的影响。所以,一般选用硬质合金钻进时,必须根据不同地层,选用不同结构形式的钻头。

1.硬质合金钻头结构

合金钻头的结构要素有:钻头体、合金数目及排列方式、合金出刃、合金的镶焊角、钻头水口、水槽等。

(1)钻头体

钻头体是由D35号或D45号无缝钢管车制而成,钻头体是镶嵌切削具的基体,上端内壁有一内圆锥度,便于卡取岩心和保证冲洗液的畅通。加工时要求钻头体轴线垂直于端面,钻头体与丝扣同心度要高,否则会直接影响钻进效果。

(2)切削具数目

在确定切削具数目时,要考虑岩石性质、钻头直径、设备能力、岩粉的排除及合金的冷却等条件。

1)硬质合金之间的距离应有一定值,以保证岩石破碎时,能产生大剪切体进行体积破碎。

2)对硬度大、研磨性大的岩石,为了延长钻头的使用寿命,要适当增多合金数目,以保证每个合金的体积磨损量不致过大。

3)钻头直径大,破碎岩石面积大,在保证每个合金所需压力情况下,应镶焊较多的切削具。

4)在设备功率大、钻具强度大的情况下,相同钻头直径,增加切削具数目就等于增加同时工作的切削量,可以提高钻进速度。

5)确定合金数目时,还应考虑钻头体上所允许的水口数目,以保证每个合金的完整冲洗与冷却。

(3)切削具出刃

钻进时为了使切削具能顺利地切入岩石,并保持冲洗液畅通以减少钻头的磨损,切削具必须突出钻头体一定的高度,这高度部分则称为出刃。切削具的出刃有内出刃、外出刃和底出刃。

内、外出刃主要是造成钻头体与岩心、钻头体与孔壁之间的环状间隙。加大内、外出刃,会使破碎岩石面积增大,钻头回转阻力增大,切削具容易崩刃折断,功能的消耗增多。但较大的内、外出刃,会使冲洗液流通阻力减少,有利于岩粉排除和减少岩心堵塞机会。底出刃担负切入和破碎岩石的任务。底出刃大,切入岩石深度大,也有利于冲洗液畅通,但过大了,会造成崩刃折断,影响钻进。底出刃有两种形式:一种是平底式,另一种是阶梯式。

2.自磨式针状硬质合金钻头

所谓自磨式硬质合金钻头,就是将较小断面的硬质合金包镶在胎体内,钻进时,随胎体的磨耗合金自磨出刃,合金与岩石的接触面积不变,始终保持一定的克取能力,直到底出刃完全磨完为止。

自磨式针状硬质合金钻头有如下特点:

1)针状合金作为硬质点均匀地分布在胎体中,多刃且断面积小,容易克取岩石,故有较高钻进速度。

2)针状合金自磨出刃,而且胎体唇面积始终保持不变,直到包镶的针状合金磨完为止,故钻速稳定,钻头寿命长。

3)针状合金被胎体支撑着,钻进中始终微露,不易崩落,保证了合金有效地克取岩石。实践证明,这种钻头适用于钻进Ⅵ～Ⅶ级及部分Ⅷ级地层,机械钻速高,回次进尺和钻头寿命长,操作方便,成本较低。

(三)硬质合金钻进的适用范围

硬质合金钻进是硬质合金钻头在轴向压力和钻具回转力作用下,破碎孔底岩石,同时用冲洗液来冷却钻头并将破碎的岩石颗粒排除孔外(或悬浮起来),为切削具继续破碎岩石创造条件。合金在破碎岩石的同时,本身也在不断磨钝和磨损,钻进速度下降。当回次钻速下降时,则采心提钻,更换钻头。硬质合金钻进适用于岩石可钻性Ⅰ～Ⅵ级及部分Ⅶ～Ⅷ级研磨性弱的岩层钻进。

1.松软至较软岩石

即可钻性Ⅰ～Ⅳ级岩石或土层,如黄土、黏土等第四纪地层及泥炭、砂藻土、泥岩、泥质岩、页岩、大理岩、白云岩等。

该类地层钻进特点是:破碎岩石容易,岩石研磨性小,钻进效率高;相应地是孔内岩粉多,岩粉颗粒大,有时孔壁易坍塌。此类地层大都是塑性岩层,都有黏性,钻进时易产生糊钻、蹩水、缩径等现象。如钻进砂岩,岩石有一定的研磨性。

钻进时,要解决的关键问题是蹩水、糊钻、保持孔内清洁和保护孔壁等。为此,最好选用内、外出刃大,底出刃大的,排水通畅的螺旋肋骨钻头,内外肋骨或薄片式合金钻头、阶梯肋骨钻头和普通式硬质合金钻头等。应选用的钻进技术参数是高转速、大泵量、较小钻压。钻进砂岩石时钻进技术参数较前为大。钻进中应选用失水量小的优质泥浆护壁。采岩心提钻动作要快。如孔壁坍塌,则应创造条件,力争快速通过,以缩短孔壁暴露的时间。钻进中发现蹩水,应加强活动钻具,以使冲洗液循环畅通,当处理失效时,则需立即提钻,绝不能用改小水量的办法勉强钻进,以免孔底岩粉越聚越多,造成埋钻或烧钻事故。

2.中硬岩石

即可钻性Ⅴ～Ⅵ级岩石,如钙质砂岩、石灰岩、橄榄岩、细大理岩等。

这类地层钻进特点是:钻进效率不高,岩石有一定的研磨性,护壁问题不大,钻进时要解决的关键问题是如何提高钻进效率。应尽量选用高效钻头,充分发挥分别破碎及掏槽破碎岩石作用。所以应选用各种阶梯式破碎钻头和各种小切削具钻头,如品字形钻头、钻头等。钻进时应采用“两大一快”(钻压大、泵量大、转速快)的钻进技术参数。

3.硬岩

即可钻性Ⅶ级及部分Ⅷ级岩石,如辉长岩、玄武岩、结晶灰岩、千枚岩、板岩、角闪岩等。

该类地层的钻进特点是:岩石硬,有研磨性,合金磨损较严重,钻进效率低。钻进时要解决关键问题是在延长钻头寿命的情况下提高效率。钻进时应选用大八角、负前角、针状硬质合金钻头等。钻进技术参数为:大钻压、中速、中泵量。

4.裂隙及研磨性岩石

该类地层钻进特点是合金崩刃和合金磨损严重的问题。解决关键问题是防止合金崩刃,减少合金磨损,延长钻头寿命。应选用抗崩刃和抗折断能力强的钻头。如大八角、负前角、双品字、针状硬质合金钻头。在裂隙发育地层,应选用较低钻压、中等转速和中等泵量。在研磨性大的地层应选用大钻压、较大泵量和适当小的转速。

(四)硬质合金钻进基本原理

钻进中,镶焊在钻头体上硬质合金切削具受两个力作用,即轴向压力(给进力)Py和回转力Px的作用(图4-11)。当轴向压力Py达到一定值后,硬质合金切削具对岩石单位面积的压力超过了岩石抗压入阻力,其刃部便切入岩石,并达到一定深度h0,与此同时在回转力Px的作用下,共同向前切削岩石,如果岩石较脆,受力体被剪切推出;若岩石较软呈塑性体,利用合金切削具前部岩石便被削去一层,孔底工作面呈螺旋形式不断加深。

图4-11 合金切入岩石

Py—轴向压力;Px—回转力;h0—合金切入深度

图4-12 合金切入脆性岩石

Py—轴向压力;Px—回转力;KOK'—崩落岩屑

钻进脆性岩石时,如图4-12所示。合金(切削具)在轴向压力作用下切入岩石,当合金与接触面压力大于岩石抗压强度时,则岩石发生脆性剪切,剪切体沿滑剪切面向自由面崩出,切削具同时压入破碎后的KOK’坑穴中。由于切削具是单斜面的,崩出后的岩体不对称。当合金切入h0深度后,在回转力Px作用下则发生水平剪切的过程。首先是将岩石KOK’块剪切掉,此时称为大剪切;当切削具继续前进时,在切削具的刃尖端不断发生小体积剪切,崩落出小体积岩屑;经过不断地小体积剪切后,切削具刃前与岩石全部接触,又发生大体积剪切。因此,在脆性岩石中回转切削过程是由数个小剪切和一个大剪切所组成的不断循环过程。同时,由数个小剪切到大剪切,切削槽也由窄变宽,切削槽底面不平,底槽深度也在高低不平变化着,回转阻力也由小变大。

钻进塑性岩石时,如图4-13所示。只有当合金(切削具)上轴向压力大于与岩石接触面上的抗压强度时,才能切入岩石。岩石产生塑性变形,挤向两边,破碎岩石体积等于合金(切削具)切入体积。与此同时,在回转力Px作用下,压迫并切削前面岩石,使之发生塑性变形,并不断向自由面之前滑移切削。钻进时切削过程是平稳的、连续的,并且切削槽宽与刃宽基本上是相等的。

硬质合金切削具破碎了岩石表层后,便处于岩石的槽沟中,如图4-14所示。实践证明,切削具再对槽沟底部岩石进行破碎时,所需的轴向压力和回转力比破碎表层岩石大。而且破碎岩石体积小,这主要是槽沟底部只有一个自由面,破碎时受到了周围岩石限制。因此在钻进时,如能改变切削槽底面(工作面)的形状,增加孔底工作面上的自由面,将有利于切削具对孔底岩石破碎。切削具底出刃呈阶梯状列的钻头,就能增加孔底工作面上的自由面,降低切削具破碎岩石的阻力。

图4-13 合金切入塑性岩石

Py—轴向压力;Px—回转力;h0—合金切入深度;b—合金切入宽度

图4-14 合金切削孔底的形状

Py—轴向压力;Px—回转力;a'b'c'—大剪切体;β—合金侧刃崩落角;B—切屑具宽度;B1—大剪切岩石槽宽

从上可以看出,钻头上合金切削具既要克服岩石的抗压入阻力,又要克服岩石的抗剪切强度。同一种岩石,其抗压入强度要比抗剪强度大得多。因此,在钻进时所需的轴向压力要比回转力大,切削具刃部所受到的摩擦力也很大。导致硬质合金切削具在孔底破碎岩石的同时也被磨损,使刃角逐渐变钝,增大了切削具与岩石的接触面,降低了切削具单位面积上的压力,破碎岩石效率逐渐降低,为保证破碎岩石的正常进行,应逐渐增加轴向压力。因此,必须注重研究钻进中硬质合金的磨损问题。在实际钻进中,用泥浆或乳化液冲孔时,对合金切削具有一定的润滑作用,可减少合金磨损。同时及时用冲洗液冷却钻头合金切削具并使孔底清洁,对减少合金的磨损会起重要作用。

(五)硬质合金钻进规程参数及其选用

硬质合金钻进技术参数通常指钻压(钻具的轴向压力)、转速(钻具的回转速度)及冲洗液量等钻进过程中可以控制的参数值。它们对钻进效率、钻孔质量、材料消耗、施工安全等有直接影响。因此,在操作过程中应根据岩石性质、钻头结构、钻探设备能力和钻具的适应能力,以及钻孔质量要求等条件进行合理确定。

1.钻压

有两种表示方法,即钻头上总钻压P(又称为钻头轴向压力Py)和单位钻压(又称每颗合金上的钻压P)。钻头钻压和回转力构成了切削具破碎岩石的切削力。增加钻头压力,是提高钻速的主要途径。

钻压大小对钻进效率和钻头寿命都有很大影响,在其他条件不变的情况下,在一定范围内,钻速和钻头的寿命都将随钻压的增大而增加。

采用针状合金钻头时,因钻头上针状合金胎块的截面面积大于同径的普通合金钻头切削具刃部的截面,又因有一部分钻压要消耗于胎体的磨损,因此需要较大钻压,一般比同径普通合金钻头所需压力大20%左右。

钻头总钻压P可用下式计算:

轴向压力Py=切削具数目m×每颗切削具所需钻压(P)

2.转速

钻头转速是指钻头每分钟的转动速度。它是衡量钻具回转快慢的参数。

钻头转速通常有如下两种表示方法:①转数(n):钻头每分钟的转数,r/min;②圆周线速度(v):钻头回转时的圆周速度,m/s。

在硬质合金钻进中,通常采用钻头每分钟转数表示转速。对于硬质合金钻进,钻头转数的选用对其钻速影响很大。

生产实践证明,在一定的条件和范围内,增加钻头转数,即增加了合金切削具的破碎岩石次数;钻速随转数的增加而增高。不同性质的岩石要求的最优转数也不相同,转速的增加有最优极限值,超过此值后,钻速反而会下降,其原因主要是在高转速的条件下,合金切削具在岩石表面的作用时间太短,而影响切削具的切入深度,以至钻速下降。另一原因是高转速使孔底温度增高,切削具加快磨钝而使钻速下降。

为了提高钻速,在一定的钻压下,应根据钻探设备能力、岩石性质、钻头结构以及孔深、孔径等条件来合理选择最优转速值。一般情况下,在钻进软岩石或利用小口径钻进时,可用高转速;当钻进硬的、研磨性大的岩石、非均质和裂隙发育的岩石、深孔及大口径钻进时,应适当降低转速。

3.冲洗液量

硬质合金钻进时,冲洗液的质量与数量对钻进速度有很大影响。根据资料证明,钻速随冲洗液的密度或黏度的增大而下降。在钻探生产中条件允许时,应尽量采用清水、低固相和无固相冲洗液钻进,提高钻进效率。从理论上讲,增大冲洗液量,可以迅速地排除岩粉岩屑,经常保持孔底工作面清洁,提高钻速;同时也起冷却、润滑钻头上切削具的作用,减少其磨损,延长钻头寿命。但如冲洗液量过大,液流经过钻头底部急剧转向,造成很大水压,增大通水阻力,对钻头产生很大浮力,使钻头有效压力减少,导致钻速降低,同时岩矿心和孔壁的冲刷破坏作用也随之增大,在松软岩层钻进,岩矿心采取率降低,并加剧了孔壁坍塌,也增加了水泵磨损。送水量过小,造成岩粉岩屑在孔底工作面堆积,造成孔底重复破碎量增大,增加了切削具在孔底的回转阻力,加速了切削具的磨损,甚至会产生埋钻、烧钻及折断钻杆事故。合理的冲洗液量应根据岩石性质、钻头直径、单位时间内产生岩粉量等因素确定。如岩石软,进尺快,产生岩粉多,冲洗液量应大些;岩石颗粒粗,密度大,应适应增加冲洗液量;钻头直径大,孔深、钻杆和孔壁渗漏多,冲洗液量应大些。在松软破碎的地层钻进,为防止冲毁岩矿心,冲垮孔壁,应用较小冲洗液量。

用硬质合金钻进对不同岩石应当有综合最优钻进技术参数。在钻进塑性松软岩石,最好采用高转速、小钻压、大泵量;在钻进Ⅳ～Ⅴ级中等硬度的岩层,可采用较高转速、中等钻压、较前稍小的泵量;钻进硬而研磨性大的岩层时,应采用大钻压、低转速、中等泵量。总之,钻进Ⅴ级以下的岩层以采用较高转速为主;钻进Ⅵ级以上岩层以采用较大钻压为主。

(六)硬质合金钻进注意事项

为了提高硬质合金钻进效率和钻头寿命,除根据地层特点,合理选用不同类型钻头,正确掌握钻进技术参数和尽量采用小口径钻进外,还必须有正确的操作方法。

1)新钻头入孔底前,要严格检查钻头的镶焊质量,分组(5～6个钻头为一组)排队轮换修磨使用,以保持孔径一致。分组排队的顺序是:外径由大到小,内径由小到大。

2)下钻时,对孔内情况要心中有数,如孔内有探头石、大掉块和硬的脱落岩心等时,不要下钻过猛,防止墩坏钻头。拧卸钻头时,不宜用管子钳,以免夹扁钻头,使用自由钳也不咬在合金上,以防压伤压裂硬质合金。

3)钻具下入孔内,接上主动钻杆后,应开泵送水,以使孔底沉积岩粉(屑)处于悬浮状态。然后边冲边下,当钻具不再继续下行,表明钻头已经接触孔底或碰到残留岩心,这时应将钻具提上0.3m左右,采用轻压、慢转的参数扫至孔底。如下钻过猛,很可能发生蹩水、碰碎合金及岩心堵塞等故障。

4)开始钻进时,先采用轻压、慢转和适量的冲洗液钻进3～5min,待钻头工作适应孔底情况后,再将钻压、转速增加到需要值。正常钻进或扫孔倒杆,开始时,应使钻具呈减压状态开车,以防钻杆或钻具过重压坏合金。

5)正常钻进时,给压要均匀,不得无故提动钻具,以免碰断岩心发生堵塞,在卵石层中钻进,无故提动钻具,也会使已经进入岩心管内的卵石脱出,影响钻进速度。钻进中要随合金切削具的磨钝需要增大钻压。发现孔内有异状,如糊钻、蹩水或岩心堵塞时,应立即处理,处理无效,立即提钻。

6)钻进时,要注意保持孔内清洁。孔内残留岩心在0.5m以上或有脱落岩心时,不得下入新钻头。孔底有崩落合金时,或由钢粒改为合金钻进时,必须将钢粒捞尽磨灭后,才能下入合金钻头进行钻进。

7)在松软、塑性地层使用肋骨钻头或刮刀钻头钻进时,为消除孔壁上的螺旋结构或缩径现象,每钻进一段后,应及时修正孔壁。

8)合理掌握回次提钻时间。每次提钻后,要检查钻头的磨损情况,以改进下回次的钻进技术参数。

9)采取岩矿心时,严禁用钢粒卡取岩矿心。严禁猛墩钻具,以免损坏合金。取心提钻要稳,防止岩心脱落。退心时,不要用大锤直接敲打钻头。

金刚石－硬质合金复合片

(一)国产复合片

郑州磨料磨具磨削研究所于1982年研制成功PDC材料，并于1990年开始PDC刀具的工业化生产。与此同期，国内多家公司从美国引进了制造PDC的设备与技术，随后PDC产业迅速发展。目前我国PDC的产量已跃居世界首位。常用的国产复合片型号如表2－10所示。

(二)国外产的复合片

早期生产Stratapax复合片的主要厂家是美国G.E.公司和南非DeReers公司。其聚晶金刚石层用粒径0.3mm的金刚石粉料在温度1400℃和压力6000MPa条件下(添加钴作催化剂)压制而成。Stratapax复合片与天然金刚石的物理力学性质对比如表2－11所示。

表2－10 常用的国产复合片型号及尺寸

表2－11 Strtapax片与天然金刚石的物理机械特性对比

由于金刚石层中有触媒金属，可能导致复合片在加热至1000℃以上时性能下降，在金刚石层中出现径向裂纹，甚至出现与硬质合金衬底分层。而复合片在900～950℃条件下性能基本不发生变化，所以应采用银基低温焊料把它们焊在钻头刚体或胎体上。

表2－11中的相对耐磨性指标以工具切削刃磨损量达0.254mm所需的时间为单位(min)。获得数据的试验条件是在无冷却、线速度2.54m/s、切削深度0.762mm和每转给进量0.127mm条件下切削标准砂轮。由表2－11的数据可看出，Strtapax复合片的耐磨性比硬质合金高100～150倍，与天然金刚石相当。Strtapax片的工作表面硬度几乎是硬质合金的3倍，而是天然金刚石的2/3～1/2。

DeReers公司用于Syndrill型复合片的人造金刚石聚晶与天然金刚石和硬质合金的物理力学特性对比如表2－12所示。复合片中所用的人造金刚石聚晶性能基本与天然金刚石相近，明显高于硬质合金的硬度和抗压强度。由于调整了单晶的方向，使人造聚晶金刚石具有更均匀的硬度，从而提高了其耐磨性。但其抗弯强度明显小于硬质合金，所以抗冲击韧性较差。

表2－12 Syndrill型复合片中聚晶人造金刚石与天然金刚石和硬质合金的性能对比

独联体主要使用两种型号的复合片制造钻头:?8×3mm和?13.5×3.5mm，其中金刚石层的厚度0.7～0.8mm。

(三)乌克兰在复合片研究方面的进展

1.增大衬底接触面积的效果分析

1985年乌克兰超硬材料研究所即开始生产金刚石复合片。在复合片钻头投入工业应用的初期，发现深孔钻进中复合片钻头的主要损坏形式为:金刚石层的相对耐磨性差使其钻头寿命不长，金刚石层与衬底脱离、焊缝破坏、复合片脱落等。根据2154个复合片的观测结果发现，复合片钻头最主要的损坏形式是金刚石层与衬底脱开，占21%。这时仅靠衬底起切削具的作用，导致钻头的实钻指标迅速下降。

为了提高金刚石层与硬质合金衬底的连接强度，于1987年提出了在衬底上加工凹槽增大接触面积的方法。衬底表面相互垂直的半圆形凹槽如图2－2(a)所示，加工出来的凹槽深0.35mm(图2－2(b))。以直径13.5mm的复合片为例，带棋盘状凹槽的衬底接触面积Ss=175.03mm2，比同直径平衬底的接触面积(Ss=143.14mm2)增大22.3%。

曾制造焊有43片带凹槽衬底复合片的全面钻头用于生产试验，共进尺1158m，未发现金刚石层与衬底脱开的现象。说明该方法增大了金刚石层与衬底的连接强度。

图2－2 带棋盘形凹槽的衬底

同时，在实验室进行了复合片抗剪切试验。在抽样复合片上沿径向切出5块2mm×2mm×3.5mm的平行六面体试样，并在试验台上沿其边界线剪切。在标准复合片和凹槽衬底复合片试样接触面积投影都等于4mm2的条件下，得出的试验结果如表2－13所示。凹槽衬底复合片测得的平均剪切应力比标准复合片提高了30%，而且剪切应力与接触面积的增大成正比。

表2－13 复合片的剪切试验结果

表2－13中的测量值明显高于规定的钻头硬质合金焊接强度要求(cp=270～320MPa)，所以这种带凹槽衬底的复合片在深孔作业中是安全的。

2.复合片的耐磨性测试方法及其实用性

金刚石－硬质合金复合片的耐磨性是一个非常重要的技术指标。钻探经验表明，PDC钻头的使用效果在很大程度上取决于复合片的耐磨性，但迄今为止国际上尚无统一的PDC耐磨性测试标准。

国内主要采用JS－71A型磨耗比测定仪，通过准确测定PDC和砂轮的失重量来确定PDC的磨耗比。这种方法的检测误差较大，主要来源于设备的系统误差、砂轮的硬度偏差和称量误差三个方面。其中，称量误差对磨耗比测试结果的影响最大且不易解决。因为PDC的硬度和耐磨性极高，试验过程中失重很小(多在10－5～10－4g范围内)，而PDC表面常吸附空气中的尘埃，称量时表面吸附尘埃的重量就可能抵消其失重，使得测量失准，甚至因失重为负数而无法算出磨耗比。此外，对称量环境和砝码洁净度，对分析天平精度的严格要求，也使磨耗比检测试验的难度增大。

乌克兰国家科学院超硬材料研究所对PDC的耐磨性进行了系列研究。他们不仅通过与砂轮的磨耗比来了解PDC的耐磨性，更重视PDC复合片与岩石对磨时的磨损高度及磨损面形成的动态过程，通过岩石切削过程中PDC磨损高度、磨损面积与切削路径长度之间的关系来评价PDC的耐磨性。因为后者与钻探生产过程更接近，所以更能反映PDC的实际工作能力。

乌克兰超硬材料研究所曾在2500压机上，用表面镀覆保护层的金刚石原料，在7.7GPa压力、1600～2000℃条件下烧制新型大厚度复合片，其金刚石层厚度为1.7mm。为考察新型复合片的耐磨性，安排了传统复合片与新型复合片的切削(耐磨性)对比试验。试验在用卧式刨床改装的实验台上进行。用复合片去切削500mm×300mm×200mm的平行六面体石英砂岩岩块，岩块的单轴抗压强度极限为140MPa，研磨性为35mg(按前苏联研磨性测试方法)。

试验之前，先用旧复合片把岩块表面处理平整，使其平整度偏差不超过0.1mm。再把试验复合片固定在刨床的刀座上(角度可调)并夹紧，使复合片切削刃的切削前角βc=－10°±0.5°、切削后角αc=10°±0.5°(图2－3)。

切削规程为:切削速度0.55m/s，切削深度0.50mm，每个切削行程后岩块横向位移2.8mm。所有复合片样品都要在岩块上完成50±1m长的切削路径，用误差±0.01mm的显微镜测出磨损面中心部分的实际深度hi(即复合片已磨损掉的高度)及复合片切削刃上的磨损长度li，然后求出复合片磨损面的平均高度hcp作为复合片的初始磨损高度(图2－4)。

图2－3 复合片在刨床上固定示意图

图2－4 复合片磨损面形状示意图

复合片磨损面的平均高度可由下式求得

人造金刚石超硬材料在钻探中的应用

式中:n为复合片的数量;hi为复合片磨损面中心部分的实际磨损高度，mm;k为岩块的研磨性修正系数。

复合片的初磨试验结果示于表2－14。新型复合片的平均磨损高度为0.14mm，而传统复合片(不包括切削刃上有破碎缺口的复合片)为0.28mm。

表2－14 不同型号复合片在初磨阶段的磨损高度

为了测定复合片磨损的动态过程，用磨损高度最小的7号新型复合片和1号传统复合片再做试验。按上述方法在岩块上分别切削不同的路径长度(50±1m、100±1m、150±1m和200±1m)，每次切削后，取下复合片并测定其金刚石层的磨损面积S作为复合片的磨耗性能(图2－4)。复合片磨损面积S(mm2)可按弓形面积公式计算，考虑到岩石的研磨性修正系数k，可写成

人造金刚石超硬材料在钻探中的应用

式中:hi为复合片磨损面中心部分的实际磨损高度，mm;li为复合片切削刃上的实际磨损长度，mm。对于试验用的石英砂岩，岩石研磨性修正系数k=1。

复合片磨损动态过程的测量结果与岩块切削路径的关系示于表2－15。

试验结果表明，金刚石层增厚的新型复合片在岩块切削路径为50±1m条件下的平均磨损高度比传统复合片减少了一半，即新型复合片的初始耐磨性比传统复合片提高了1倍。在切削路径长度200±1m条件下，形成磨损面的速度比传统复合片下降了73%。

表2－15 复合片磨损动态过程的试验结果

总之，乌克兰采用的按实验台复合片切削岩块的磨损高度和面积来评价耐磨性的方法，更接近于孔底岩石破碎过程。而且它测的正是钻头使用者最关心的PDC几何磨耗量，所以更能真实反映复合片在钻进中的寿命。

精加工淬火钢都有哪些工艺方法？

淬火钢是机械加工车间常见的一种钢件，淬火钢工件种类繁多，并且在加工过程中出现很多加工难题。目前，加工淬火钢的刀具材料有涂层硬质合金刀具，陶瓷刀具和立方氮化硼刀具，针对以上三种刀具做了简单的分析，并简单阐述了淬火钢的切削用量。

一、淬火件变形的因素

1.淬火件变形的原因：

1），碳含量及其对淬火变化量的影响；

2），合金元素对淬火变形的影响；

3），原始组织和应力状态对热处理变形的影响；

4），淬火前工件本身的应力状态对变形有重要影响。特别是形状复杂,经过大进给量切削加工的工件,其残余应力若未经消除,对淬火变形有很大影响。；

5)，工件几何形状对热处理变形的影响；

6)，工艺参数对热处理变形的影响。

二、淬火钢加工中遇到的问题

1、淬火钢的粗加工：

车削加工热处理过的齿轮，齿圈的生产过程中，一些齿轮、齿圈淬火或渗碳淬火后，硬度一般在HRC55以上，有的硬度达到HRC60甚至HRC65左右。齿轮常用一下材质：20Cr、20CrMnTi，40Cr、42CrMo、35CrMo。有的齿轮热处理后变形严重，特别是渗碳淬火后的大齿圈，大齿轮，如高铁齿轮，工程机械大齿圈，重工行业用大齿圈等，这些大型齿轮齿圈淬火后变形量非常大，这就涉及到淬火钢粗加工。同样，在模具钢生产过程中，淬火钢的粗加工也经常看到，但很多厂家采取的措施也五花八门，有的先把大余量线切割掉，有的用硬质合金刀具慢慢啃，有的用CBN刀具多次走刀才能完成加工，工人感慨粗加工淬火钢是有劲使不出，干着急，没办法。

2、淬火钢的断续加工：

间断切削加工一直是个难题，何况是动辄HRC60左右的淬火钢。特别是在高速车削淬火钢时，如果工件有间断切削，刀具在间断切削淬火钢时会以每分钟100次以上的冲击来完成加工，对刀具的抗冲击性能是个很大的挑战。以汽车齿轮加工为例，淬硬齿轮以车代磨已经成为一种趋势，据了解，作为齿轮产业的三大市场之一，车辆齿轮占据了齿轮市场总额的62%，其中汽车齿轮又占据了车辆齿轮市场份额的62%。也就是说，汽车所用齿轮占有了整个齿轮市场近40%的比重，可见齿轮对于汽车产业的重要性。虽然淬火钢的以车代磨和硬车削已经很普及，其实汽车淬硬齿轮加工过程中仍然遇到很多问题，如一些汽车齿轮内孔有油孔，这就出现间断切削加工难题，很多CBN刀具在高速运转时期遇到油孔容易崩刀，齿轮的位置公差难以保证，等等

3、淬火钢的切槽加工：

举一个简单的例子，同步器滑套啮合槽淬火后的硬车削加工，虽然CBN刀具厂家开发出了同步器滑套专用CBN切槽刀具，但CBN刀具的寿命仍然不尽如人意。

4、淬火钢车削的光洁度问题：

例如，轴承钢淬火后车削加工一般需要很好的表面光洁度，Gcr15钢是常用轴承钢，淬火后硬度一般在HRC62左右，在生产加工过称中，由于轴承的精度和光洁度要求非常高，如果设计调整好CBN刀具的刃口，淬火钢车削光洁度达到Ra0.4也不是不可能。

三、涂层硬质合金加工淬火钢

涂层硬质合金刀具是在韧性较好的硬质合金刀具上涂覆一层或多层耐磨性好的TiN、TiCN、TiAlN和Al2O3等，涂层的厚度为2～18μm，涂层通常起到以下两方面的作用：一方面，它具有比刀具基体和工件材料低得多的热传导系数，减弱了刀具基体的热作用；另一方面，它能够有效地改善切削过程的摩擦和粘附作用，降低切削热的生成。涂层硬质合金刀具与硬质合金刀具相比，无论在强度、硬度和耐磨性方面均有了很大的提高。对干硬度在HRC45～55HRC之间的工件的车削，低成本的涂层硬质合金可实现高速车削。近年来，一些厂家靠改进涂层材料与比例的方法，也使得涂层刀具的性能有极大的提高。如美国、日本一些厂家采用瑞士AlTiN涂层材料和新涂层专利技术生产的刀片，硬度高达4500 ～4900HV ，在车削温度高达1500℃～1600℃时硬度仍然不降低，不氧化，刀片寿命为一般涂层刀片的4倍．而成本只为30% ，且附着力好。它可以在498.56m/min的速度下加工硬度达47～52HRC 的模具钢。

四、陶瓷材料加工淬火钢

陶瓷刀具具有高硬度(91～95HRA)、高强度(抗弯强度为750～1000 MPa)、耐磨性好、化学稳定性好、良好的抗粘结性能、摩擦系数低且价格低廉的特点。使用正常时，耐用度极高，车速可比硬质合金提高2～5倍，特别适合高硬度材料加工、精加工以及高速加工，可加工硬度为62HRC的各类淬硬钢和硬化铸铁。常用的有氧化铝基陶瓷、氮化硅基陶瓷、金属陶瓷和晶须增韧陶瓷。近年来通过大量的研究、改进和采用新的制作工艺，陶瓷材料的抗弯强度和韧性均有了很大的提高，如日本三菱金属公司开发的新型金属陶瓷NX2525及瑞典山特维克公司可乐满开发的金属陶瓷刀片新品CT系列和涂层金属陶瓷刀片系列，其晶粒组织的直径细小至1μm以下，抗弯强度和耐磨性均远高于普通的金属陶瓷，大大拓宽了陶瓷材料的应用范围。清华大学研制成功的氮化硅陶瓷材料刀具也达到了国际先进水平。

五、立方氮化硼刀具（CBN刀具）加工淬火钢

立方氮化硼的硬度和耐磨性仅次于金刚石，有极好的高温硬度，与陶瓷刀具相比，其耐热性和化学稳定性稍差，但冲击强度和抗破碎性能较好。它广泛适用于淬硬钢(50HRC以上)、珠光体灰铸铁、冷硬铸铁和高温合金等的切削加工，与硬质合金刀具相比，其切削速度甚至可提高一个数量级。

立方氮化硼含量高的CBN刀具，硬度高、耐磨性好、抗压强度高及耐冲击韧性好，其缺点是热稳定性差和化学惰性低，适用于耐热合金、铸铁和铁系烧结金属的切削加工。复合P立方氮化硼刀具中立方氮化硼 颗粒含量较低，采用陶瓷作粘结剂，其硬度较低，但弥补了前一种材料热稳定性差、化学惰性低的特点，适用于淬硬钢的切削加工。

在切削灰铸铁和淬硬钢的应用领域，陶瓷刀具和立方氮化硼刀具是可同时选择的，因此进行成本效益和加工质量分析非常必要，以确定哪一种材料更经济。P立方氮化硼刀具材料切削性能优于Al2O3，和Si3N4淬硬钢的干式切削加工时，Al2O3陶瓷的成本低于立方氮化硼材料，陶瓷刀具具有良好的热化学稳定性，但却不及立方氮化硼刀具的韧性和硬度。在切削硬度低于6OHRC以下和小进给量情况下的工件时，陶瓷刀具是较好的选择。立方氮化硼刀具适合于工件硬度高于60HRC情况，尤其是对于自动化加工和高精度加工时更为重要。除此之外，在相同后刀面磨损情况下，立方氮化硼刀具切削后的工件表面残余应力也比陶瓷刀具相对稳定。

使用立方氮化硼刀具干式切削淬硬钢还应遵循以下原则：在机床刚性允许条件下尽可能选择大切深，这样切削区生成的热量使得刃前区金属局部软化，能有效降低 立方氮化硼刀具的磨损。此外，在小切探时也应尽可能采用立方氮化硼刀具，因立方氮化硼 刀具导热性差而使得切削区热量来不及扩散，剪切区也能产生明显的金属软化效应，减小切削刃的磨损。

六、淬火钢的切削用量

切削加工淬火钢的切削用量，主要根据刀具材料、工件材料的物理力学性能、工件外形、工艺系统刚性和加工余量来选择。在选择切削用量三要素时， 先考虑选择公道的切削速度，其次是切削深度，再其次是进给量。

(1)淬火钢切削线速度：一般的淬火钢耐热性在200℃～600℃，而硬质合金的耐热性为800℃～1000℃，陶瓷刀具的耐热性为1100℃～1200℃，立方氮化硼的耐热性为1400℃～1500℃。除高速钢外，一般淬火钢达到400℃左右时，它的硬度开始下降，而上述刀具材料仍保持它原有的硬度。所以在切削淬火钢时，充分利用上述这一特性，切削速度不宜选择太低或太高，以保持刀具有一定的耐用度。从目前的经验来看，不同的刀具材料切削淬火钢的切削速度，硬质合金刀具Vc=30～75 m/min；陶瓷刀具Vc=60～120 m/min；立方氮化硼刀具Vc=100～200 m/min。在断续切削和工件材料硬度太高时，应降低切削速度，一般约为上面 低切削速度的1/2。在连续切削时的 佳切削速度，以切下的切屑呈暗红色为宜。

(2)切削深度：一般根据加工余量和工艺系统刚性选择，一般情况下，αp=0.1～3 mm，目前针对大余量切削淬火钢的刀具材质有KBN700，吃刀深度达到7-10mm，针对淬火后变形工件，淬火钢加工余量难以控制需要退火处理再加工等难题给出了满意的刀具选择，改变了固有的淬火钢切削加工工艺；

(3)进给量：一般为0.05～0.4 mm/r。在工件材料硬度高或断续切削时，为了减小单位切削力，应当减小进给量，以防崩刃和打刀；对于加工进给量的选择，建议根据工件的形状尺寸选择刀具角度，能提高加工效率同时，更能有效提高刀具的使用寿命。

七、加工淬火钢的立方氮化硼刀具的创新

随着淬火钢件的应用越来越多，也出现很多不同加工工况，如连续切削、中等断续切削和强断续切削的均有出现，尤其强断续切削淬火钢件更是难上加难，切削过程中切削刀具很容易出现崩刃现象，影响淬火钢件的表面质量，为了更好的满足淬火钢的不同加工工况，超硬刀具企业不断的研发和创新，终研制出一整套的以车代磨淬火钢的加工方案，针对淬火钢的不同工况研制出KBN100,KBN150和KBN200三款材质，分别针对连续切削，中等断续切削和强断续切削工况。表面光洁度达到Ra0.8，同时提高生产效率。

以上三款材质属于复合式CBN刀片，其迟到深度控制在0.5mm以内为好，如大雨量加工（风电轴承等）大型淬火钢件，可选择KBN700材质，这款材质属于整体聚晶CBN刀片，其吃刀深度可达到1-10mm/次。

八、立方氮化硼刀具加工淬火钢的案例参数

1、KBN100材质连续切削加工淬火钢的案例参数：

加工材料：20CrMnTi齿轮，HRC58-62，

选用刀片：KBN100 CNGA120408，

切削参数：ap=0.1mm，Fr=0.1mm/r，Vc=180m/min，干切 ，

加工效果：其刀具寿命是某品牌CBN刀具的1.45倍。

2、KBN150材质中等断续切削加工淬火钢的案例参数：

加工材料：20CrMnTi齿轮，HRC58-62，

选用刀片：KBN150 CCGW09T304，

切削参数：ap=0.25mm，Fr=0.08mm/r，Vc=135m/min，干切，

加工效果：刀具寿命是某欧系品牌CBN刀具的1.7倍，效率提供22%。

3、KBN200材质强断续切削加工淬火钢的案例参数：

加工材料：20CrMnTi齿轮，HRC58-62，

选用刀片：KBN200 WNGA080404，

切削参数：ap=0.15mm，Fr=0.1mm/r，Vc=117m/min，干切，

加工效果：刀具寿命是某品牌CBN刀片的6倍。

求解：谁知道在刀具和铣刀上焊接硬质合金，需要哪些设备和工具。跪求，知道的前辈，解释一下

硬质合金常用的焊接方法和设备有如下几种:

钎焊是一种传统且广泛应用的硬质合金焊接方法，它的工艺成熟可靠，依据加热方式的不同分以下一些工艺方法：

1)火焰钎焊

火焰钎焊是用可燃气体(乙炔、丙烷等)与氧气或压缩空气混合燃烧的火焰作为热源进行焊接的一种方法。火焰钎焊设备简单、操作灵活方便，根据工件形状可用多火焰同时加热焊接。钎料多采用丝状或片状的铜基、银基钎料，其中HL105锰黄铜钎料应用最为广泛;钎剂一般采用脱水硼砂。火焰钎焊主要适用于中小尺寸硬质合金刀具、模具和量具的小批量生产，对于大型的硬质合金工具，由于火焰加热的温度和速度难以控制，加热时会产生较大的温度梯度，容易引发裂纹的产生，因此一般不采用此方法2,6。

2)电阻钎焊

电阻钎焊一般可分为直接加热法和间接加热法。直接加热法是将电极置于接头两侧，使电流经过钎缝面的接触电阻而发热，从而完成焊接过程;间接加热法是将电极置于接头一侧的钢质母材上，电流通过钎缝一侧的母材电阻发热(或通过发热元件发热)来实现钎焊。采用间接加热法可避免电极与硬质合金接触，防止硬质合金的过热和烧损，避免其硬度的降低和开裂。可配用铜基或银基钎料，常用的有H68、HL105钎料等，其中HL105钎料的抗剪强度较高，对于YT5刀具的焊接，抗剪强度可达28.5GPa，对于YG8可达到29.7GPa。钎剂一般采用脱水硼砂7。

加热电压是电阻钎焊的重要参数，要选择合适的数值以保证合理的发热升温速度;其次要保证电极与工件接触处于良好状态。加热过程中要及时排渣，防止钎缝夹杂和气孔形成而降低强度。使用硼砂钎剂时一定要先经过脱水处理，否则由于结晶水的存在，在焊接过程中结晶水蒸发，在焊接区域内产生大量气体，既影响了正常排渣，又易在焊缝中产生气孔7。

电阻钎焊的操作较为简单方便，效率比火焰钎焊高，工件表面的氧化较少，但是在加热过程中易造成工件局部过热烧损。此外对于复杂形状的工件、多刃刀具及尺寸很小的工件也不便操作2。

3)感应钎焊

感应加热钎焊的优点是加热迅速，钎料液化过程短，并可以在各种气氛(空气、保护气体、真空)下进行，能减轻硬质合金过热和氧化，有利于提高焊接质量;该方法的缺点是设备较复杂、一次性投资较大，其次是感应电流的趋表效应，当钎焊大厚工件时，加热温度不均匀，难于保证钎焊质量，且效率也低，故一般只适用于钎焊结构型式简单(最好是轴类细长型)的小尺寸焊件2。

感应钎焊的工艺参数一般包括钎缝间隙、加热速度、冷却速度、感应圈形状尺寸、钎料钎剂的加入方式等因素。这些因素必须有一个合适的组配范围，因素的波动会对焊缝质量造成不良影响，尤其是在硬质合金中产生较大的焊接应力。

钎缝间隙值是确保钎焊质量的重要参数。通常认为钎缝越小,焊接应力越大,反之亦然。钎缝间隙过小时,会发生“挤死”和“钎不透”,使接头强度下降和焊接应力增加;而间隙过大,毛细作用减弱,也会导致“钎不透”,使接头强度下降。因而大小适中的钎缝间隙对减小焊接应力和增强焊缝牢度有很大的作用8。

加热和冷却速度对钎头焊接质量有很大影响。加热速度太快,合金中会产生较大的应力;加热太慢,则高温停留时间长,这虽然能使液态钎料的润湿和扩散更完善,但会造成合金的氧化烧损。通常加热以不超过100℃/s为宜。冷却速度太快,合金中会产生很大的收缩应力;冷却速度太慢,虽然能减小焊接应力,但对钢体材质的淬火不利，故一般以60℃/s为宜8。

感应圈是感应加热设备的重要元件,交流电源的能量是通过它传递给焊件而实现加热的,因此,感应圈的结构是否合理对于钎焊质量和生产率有很大影响。正确设计和选用感应圈的原则是:感应圈应有与焊件相适应的外形, 尽量减少感应圈本身和焊件之间的无用间隙,间隙最好不大于2～3mm，以便提高加热效率。为了使焊件加热平稳、均匀，防止焊件尖角处发生局部过热,应当合理选择感应圈的匝数和感应电流的交变频率等参数。

4)炉中钎焊

将装配好的工件放在电阻丝发热的加热炉中进行加热钎焊的方法称之为炉中钎焊,其特点是工件整体加热，加热均匀、工件变形小。不足之处是加热速度慢、效率低。但对于批量生产，一炉可以同时钎焊多个接头及焊件，以此可以弥补加效率低的不足9。炉中钎焊的加热气氛有以下几种：

a)空气炉

由于焊件在空气中加热时工件容易氧化，且升温速度较慢，不利于钎剂去除氧化膜，故应用受到一定的限制，目前已逐渐被保护气氛炉中钎焊和真空炉中钎焊所代替9。

b)保护气氛炉

根据保护气氛的不同，可以分为还原气体和惰性气体炉中钎焊9。还原性气体一般用H2或CO，不仅能避免工件在加热过程的氧化，还能还原工件表面的氧化膜，有助于钎料的润湿;惰性气体一般用Ar、N2和He等，对气体纯度的要求较高，一般要在99.99%以上，在气体入炉前还要经过脱水(硅胶、浓硫酸)脱氧(海绵钛)装置。工件通常应放在容器内，在流动的气体中进行加热钎焊。用惰性气体比用还原性气体的安全性要高。加热温度、保温时间及冷却速度是主要的工艺参数。加热温度高于900℃时，硬质合金的硬度会有明显降低。保温时间过长时也会引起硬质合金的硬度降低。焊后应缓慢冷却，以防止开裂10-12。

c)真空炉

真空钎焊是基于在真空中加热时金属及其氧化物产生蒸发，破坏其表面氧化膜，从而达到去膜效果的。在真空条件下，有一些金属可在低于熔点的温度下便发生显著蒸发，也有一些金属氧化物会发生挥发。金属，特别是金属氧化物的蒸发能有效地破坏表面氧化膜，使真空条件下的无钎剂钎焊成为可能。对于以TiC为硬质相的YW类硬质合金来说，采用Ag-Cu-Zn系合金作为钎料，在真空炉中钎焊是一种比较好的方法，因为焊接过程中Zn的挥发能使Cu的扩散能力增强，从而使焊缝强度升高13。

真空钎焊的优点是可防止被焊金属、硬质合金及钎料与氧、氢、氮等气体介质发生反应而产生不良影响，并且由于钎焊组装件在真空炉中升温、降温缓慢，从而可大大降低温度梯度，有利于减少钎焊应力，获得高质量的钎焊质量，在焊接大件及形状较复杂的硬质合金时采用真空钎焊技术尤为有利。由于金属及其氧化物的蒸发是随着周围气压的降低及温度升高而加剧的14，因此真空钎焊的炉内真空度、加热温度及保温时间是影响钎焊质量的主要因素，正确选择这些参数对钎焊质量至关重要。

加热温度的选择应参照所用钎料的实际熔点，在空气中加热一般比熔点高10～30℃。而在真空钎焊时，由于传热的滞后效应，也为了提高钎料的流动性，加热温度应比空气中略高一些14;对于同样尺寸的焊件，真空钎焊时的保温时间应比空气炉中的适当延长。如果时间太短，则钎料与被焊母材之间来不及形成足够的冶金结合，还可能由于加热不均匀而造成“虚焊”。相反，如果保温时间过长，则有可能导致钎料严重烧损蒸发，从而导致焊缝强度降低14。

真空度的选择与被焊件材质及所用钎料的成分、性质有关，同时也与钎焊温度有关，一般应在10-3Mpa以上，以便获得良好的去膜效果。钎料中的Zn、Ag在真空状态下显著蒸发的温度较低，为避免钎料中的这类元素蒸发，在接近焊料熔化温度时，可停止抽真空。此外，对于一定材质的焊件及所用钎料，可由确定的加热温度来反推所需的炉内真空度14。

5)激光钎焊

激光作为一种新型的焊接热源，具有加热速度快、热影响区窄、焊后变形及残余应力小等特点，特别是在减弱接头熔合区脆化方面，具有独特的优点。这使其有可能应用于硬质合金的焊接15。据相关文献报道，可采取激光的“深熔焊”和“热导焊”模式进行硬质合金的钎焊，用纯Cu、Ag-Cu合金作为钎料。相关的工艺参数主要有激光功率、焊接速度、焦点位置、填充层厚度等15-17。由于硬质合金与钎料之间的熔点相差很大,在焊接中要严格控制工艺参数, 既使钎料在瞬时内充分熔化, 以浸润硬质合金, 又能将硬质合金基体加热到较高的温度而不致熔化,使其能够更好地被液态钎料所润湿, 形成理想的钎焊接头16。

在激光“深熔焊”过程中, 激光功率密度很高,在激光直接作用的区域, 硬质合金瞬间可达很高温度,并与钎料中的Cu发生剧烈的“亲合”作用，还容易发生钎料的蒸发和过度烧损，使表面出现严重的凹陷现象15，因此必须通过适当调整工艺参数来减少钎料的烧损。另外由于硬质合金中Co的含量一般都很低,在激光“深熔焊”的高温作用下极易逸失, 而使WC以疏松的状态存在, 此时的硬质合金将不能保持原有的致密烧结组织和性能,导致接头不可避免地出现一些裂纹、气孔等缺陷17。

在“热导焊”过程中，激光束直接作用在钎料上，需采用表面涂料来提高钎料对激光的吸收率。另外，为了使钎料在瞬间尽量多地吸收激光能而熔化，应采用小直径光斑15。焊接时，激光束的大部分能量被钎料吸收，吸收的能量在极短的时间内迅速向下传导，使其完全熔化，从而浸润硬质合金。这种方式较易获得没有凹陷的完整钎焊接头15。

在激光钎焊过程中,由于热过程极短，一般只存在硬质合金中的Co向液态钎料的溶解和短距离扩散，而钎料中的Cu则基本上未向硬质合金扩散，因而两者之间的冶金结合不够充分,这会直接降低接头的剪切强度。由于Ni与硬质合金中的Co物理化学性质相似,能够与硬质合金很好地亲和, 同时又能够与Cu无限互溶, 因而为了改善钎料与硬质合金的冶金结合, 提高接头质量,可采用预先在硬质合金钎焊面上电镀Ni的方法加以改善17。

钢结硬质合金用于制造什么

1.钢结硬质合金 钢结硬质合金简称钢结合金，它以碳化钨或碳化钛为硬质相，以钢为粘结相（其体积分数一般在50％以上），针对不同的使用要求，可选用不同的钢种为基体，包括铬钼工具钢、高速钢、不锈钢和高锰钢。 钢结硬质合金硬度和耐磨性与某些硬质合金牌号相近，又具有工具钢的可机械加工、热处理、锻造和焊接等特点，是介于硬质合金与工具钢之间的工具材料，适用于工具钢由于耐磨性不够，而硬质合金由于韧性不够和难加工成型而受到限制的场合。 钢结硬质合金（简称DT合金）在保持高硬度和耐磨性的基础上，较大幅度地提高了强度和韧性，而且在激冷激热交变冲击下具有很好的抗热裂性，综合性能好，适于较大冲击负荷条件下使用。 DT合金应用广泛，在各类冷作磨具、温作磨具、剪切工具及各种耐磨零件方面均得大成功应用，显示出很高使用寿命和显著的经济效益。根据多年的应用结果，可概括为： 使用寿命比合金工具钢提高十几倍到几十倍； 材料消耗率为合金工具钢的1／80～1／90； 工模具成本比合金工具钢减少70％～90％。

应用

应用领域举例： 模具: 冷镦 引伸 落料 冲裁 拉拔 弯曲 冲孔 挤压 铆装 粉末件成形及整形模 刀具: 铣刀 切料 剪切 镗杆 其中滚剪刀、横剪刀、V型冲模的使用寿命比合金钢刀具提高几十倍.使用这种刀具剪切硅钢片,具有毛刺小、质量高、稳定性好、辅助工时少等许多优点.

碳化钨基钢结硬质合金还被大量用于制造圆形、直形的薄片刀具,以切割铝箔、不锈钢箔、塑料、电路板、纸制品和化纤材料等.

硬质合金可转位拉刀的设计及原理是什么？

刀具表面上有多排刀齿，各排刀齿的尺寸和形状从切入端至切出端顺次增加和变化。当拉刀作拉削运动时，每一个刀齿就从工件上切下1定厚度的金属，终究得到所要求的尺寸和形状。键槽拉刀表示，拉刀经常使用于成批和大量生产中加工圆孔、花键孔、键槽、平面和成形表面等，生产率很高本文以曲轴加工为例，介绍用于加工外回转表面的硬质合金可转位拉刀的工作原理、设计特点和拉刀角度的设计要点。

1、拉刀的工作原理

采取拉削方式加工回转体外表面时，拉刀工作原理加工时，工件固定在夹具上随主轴1起高速旋转，拉刀沿工件圆周切线方向作直线进给运动。拉刀的每一个刀齿都可看做1把切向成形车刀。键槽拉刀称由于拉刀各刀齿的切削刃与拉刀支持平面的距离各不相同，当各刀齿顺次切入工件时，从切削刃到工件轴线的最小距离也逐齿变化，从而决定了各刀齿切除金属层的厚度。拉刀可在1次工作行程中完成粗、半精和精加工，且每加工阶段可安排不同的加工余量。由于工件的径向尺寸由刀具安装位置决定，与进给运动的时间无关，因此加工精度易于保证。

2、拉刀的设计特点

加工具有复杂廓形的外表面时，通常将拉刀设计为组合式，行将若干把拉刀安装在1个刀体上，使其分别加工同1零件的各部份表面。组合拉刀中的各把拉刀既可同时工作也可顺次工作。设计组合拉刀时，首先需将待加工表面廓形划分成若干简单的单元。为使加工每单元的拉刀设计最简化，同时又能提高拉削效力和缩短拉刀长度，在廓形分段及拉刀配置时应斟酌尽量让几把拉刀同时参与工作，但这样常常会造成拉刀结构过于复杂、拉刀及其紧固件布置困难、拉床过载、零件加工时变形过大、排屑困难等问题，因此在多数情况下采取同时加工与顺次加工相结合的方式来安排拉刀位置，公道拉削复杂表面。

3、拉刀角度的设计要点

在切削进程中，切削刃上任意点的工作前角和后角都在不断变化。现在讨论切削刃在直线段AB上的任意位置C点时(C点位置可用半径Ri=OC和角度h来表示)垂直于工件轴线的剖面。在设计组合拉刀时，其结构应能实现拉刀高度可调，以保证在加工复杂零件廓形时能取得所需加工精度。

键槽拉刀称采取硬质合金可转位刀片的拉刀可大大提高拉削效力和刀具使用寿命。在长刀座6上顺次布置了若干刀槽，为满足齿升量的不同要求，各刀槽的底面高度尺寸各不相同。加工时，切削平面与工件的回转轴线相互平行。由于可转位刀片的刃长较窄，而需加工的轴颈较宽，因此需将多个可转位刀片沿轴颈轴线方向并排布置，以到达轴颈宽度，两相邻刀片应在相交处的左右各堆叠1部份，以保证加工后不留刀痕。

拉刀高度的调剂通常在装配新拉刀时进行，通过用厚度1致的垫片垫入刀座与进给滑台之间或采取可沿拉刀长度方向移动的专用调剂楔铁都可实现拉刀高度调剂。调剂楔铁的斜角为1°30′～2°，其长度应比拉刀总长大1个最大调理行程，其宽度等于拉刀底面宽度，楔铁上的紧固螺钉孔应做成长条形，其长度应大于楔铁的行程长度。