異形刀片的質(zhì)量受到多種因素的影響,其中燒結(jié)過(guò)程中各種工藝參數(shù)的改變,對(duì)異形刀片的質(zhì)量影響最大。粘結(jié)劑/催化劑材料、基體材料等組成材料,以及顆粒表面清潔度、顆粒度等都決定了異形刀片的性能。
(1)基體的選擇由于碳化鎢硬質(zhì)合金具有較高的硬度,較好的導(dǎo)熱性和韌性,因此多采用含有Co的碳化鎢硬質(zhì)合金作為PCBN刀片基體。Co作為一種溶劑和粘結(jié)劑可以顯著提高CBN的燒結(jié)度,增強(qiáng)PCBN的強(qiáng)度[3],但是碳化鎢硬質(zhì)合金中Co的含量不能過(guò)高,否則將影響PCBN刀片的耐磨性,縮短刀具的使用壽命。
(2)CBN晶粒的清潔度與顆粒度 CBN晶粒的表面清潔度將直接影響著PCBN的燒結(jié)質(zhì)量,因此在燒結(jié)前都要對(duì)CBN晶粒進(jìn)行嚴(yán)格地處理,以去掉晶粒表面的水分及氧化物等雜質(zhì)。采用的方法主要是在真空或氫氣、氨氣等還原性氣體下加熱1~2個(gè)小時(shí)。否則過(guò)多的雜質(zhì)會(huì)影響CBN-CBN顆粒間及CBN與粘結(jié)劑間的粘結(jié),使得PCBN刀片強(qiáng)度減小,耐磨性能降低。
CBN顆粒的大小不但對(duì)PCBN刀具的切削表面質(zhì)量有影響而且對(duì)PCBN燒結(jié)時(shí)粘結(jié)劑的燒結(jié)能力起到一定的作用。
(3)CBN晶粒含量 CBN含量對(duì)PCBN刀具的硬度、導(dǎo)熱性有較大的影響。CBN含量越高,刀具的硬度越高,導(dǎo)熱性越好。高含量PCBN刀具(一般CBN含量為80%~90%)是以CBN之間的直接結(jié)合為主,具有高硬度和高導(dǎo)熱性。這類PCBN刀具適合加工高硬度合金和組織中含有高硬質(zhì)點(diǎn)的材料,如冷硬鑄鐵、耐熱合金等。
(4)粘結(jié)劑 CBN燒結(jié)所需的粘結(jié)劑:①物理化學(xué)性能越接近CBN越好,這樣不會(huì)過(guò)多的削弱燒結(jié)后PCBN刀具的切削性能;②易于達(dá)到熔點(diǎn)溫度或在此溫度下具有好的塑性;③相對(duì)于CBN具有足夠的化學(xué)活性,具有使六方氮化硼(HBN)向CBN轉(zhuǎn)化的催化性。目前,常用到的粘結(jié)劑按其物理化學(xué)性質(zhì)可分為金屬粘結(jié)劑(如Ni、Co、Ti、Ti-Al等)和陶瓷粘結(jié)劑(如TiN、TiC、TiCN、Al2O3等);按作用可分為催化劑(如,Al、AlN、AlB2、Si等)和溶解劑(如Ti、Ni、Co、TiN、TiC、TiCN等)。