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如何在加工硬质合金的同时减少表面裂纹?

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硬质合金是由难熔金属的硬质化合物和粘结金属通过粉末冶金工艺制成的一种合金材料,具有硬度高、耐磨、强度和韧性较好、耐热、耐腐蚀等一系列优良性能,特别是它的高硬度和耐磨性,即使在500℃的温度下也基本保持不变,在1000℃时仍有很高的硬度。

硬质合金具有很高的硬度、强度、耐磨性和耐腐蚀性,被誉为“工业牙齿”,用于制造切削工具、刀具、钴具和耐磨零部件,伴随下游产业的发展,硬质合金市场需求不断加大。未来高新技术武器装备制造、科学技术的进步以及核能源的快速发展,将大力提高对高技术含量和高质量稳定性的硬质合金产品的需求。

硬质合金的加工难题

由于硬质合金熔点高又脆,要有足够的脉冲电流密度才能加工,但又不能用较粗的加工规准。采用现有脉冲电源较小脉宽的中、精规准加工时,铜、石墨等电极材料都是有较大损耗的。

按现有低损耗加工的定性理论应使峰值电流和脉宽之比值≤A(A为常数,如铜加工钢时,A≤0.1A/μs),但用这种参数的电脉冲来加工硬质合金,往往因生产率很低而缺少实用意义。

硬质合金的加工策略

从电火花加工原理来说,任何导电材料都是可以加工的,也都有可能实现低损耗加工,硬质合金也不例外。但目前根据低损耗的定性理论,当选用≤0.01 A/μs时,具有吸附碳现象,可得到低损耗加工的效果。为了提高加工生产率,可采取提高空载电压幅值来扩大给定加工表面粗糙度条件下的火花间隙值,改善排屑条件,同时相应减少脉冲停歇时间。

减少表面裂纹的技巧

硬质合金热导率较小,如钨钻类硬质合金的热导率为58.62~87.92W/(m•K),钨钴钛合金的热导率一般为16.75~62.8W/(m•K)。为了避免产生裂纹,就不能选择大脉宽的加工规准。例如曾使用晶体管脉冲电源加工硬质合金,选择脉冲宽度800μs、峰值电流1.,结果在加工表面产生严重的网状裂纹。

所以在粗加工时,大都采用比较小的脉宽(例如100μs以下)和较高峰值电流,这样就使所谓电火花加工的热影响层较薄。即使有裂纹,其深度也较浅。然后精加工时,同样选择小脉宽和较高峰值电流,就能把粗加工所产生的浅的裂纹几乎全部去掉。这样选择规准,不但可避免裂纹产生,而且表面粗糙度也较好。

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