硬質合金刀具磨損

硬質合金刀具磨損是在切削時刀具在高溫條件下受到工件、切屑的摩擦作用，使刀具材料逐漸被磨耗或出現破損的現象。研究刀具磨損原因，防止過早、過多的刀具磨損以及如何延長刀具壽命，這是影響生產效率、加工成本和加工質量的一個重要課題。

硬質合金刀具磨損的形式：硬質合金刀具磨損可分為正常刀具磨損和非正常刀具磨損兩類。正常刀具磨損是連續的逐漸磨損，非正常刀具磨損包括脆性破損和塑性破損兩種。

1．正常硬質合金刀具磨損：隨著切削時間增加磨損逐漸擴大的形式，包括前面磨損、主後面磨損、副後面磨損

2．非正常硬質合金刀具磨損，亦稱破損

(1)溝槽磨損：在刀具後面上刻劃出深淺不同的溝槽。這主要是因刀具材料耐磨性不夠，或加工材料表面有硬質點摩擦等所致。

(2)切削刃細小缺口：在切削刃上出現微粒脫落形成不規則的細小缺口，這是由於刀片硬度高、脆性增大、切削刃鋒利使強度變差、斷續切削或切屑碰壞造成的。

(3)塑性變形：刀具切削區域因嚴重塑性變形使刀面和切削刃周圍產生塌陷，造成的原因主要是，切削溫度過高和切削壓力過大，刀頭強度和硬度降低。尤其在高速鋼刀具上較易出現這種形式的刀具磨損。

(4)切削刃崩裂：在切削刃和前刀面上受較大沖擊力作用、背吃刀ɑp和進給量ƒ過大使切削力增大，中間切人使主、副切削刃均受切削力作用，刀具前角大和強度低等情況造成切削刃和前刀面大面積崩裂。

(5)切削刃剝落：在刀面或切削刃周圍出現表層脫落而損壞刀具，這類損壞常發生在硬度高、脆性大的陶瓷刀具上。並在壓力和摩擦力較大情況下易產生。

(6)熱裂：在垂直於切削刃方向上因受熱而產生裂紋。由熱循環使材料疲勞，或因間斷切削和切削液澆注不均勻使切削溫度驟變，易引起前、後刀面上出現細微裂紋。

硬質合金刀具磨損機理：

1．磨粒磨損：在工件材料中存在著氧化物、碳化物和氮化物等硬質點。在鑄、鍛工件表面上存在著硬的夾雜物和在切屑、加工表面上粘附著硬的積屑瘤殘片，這些硬質點在切削時如同"磨粒"對刀具表面摩擦和刻劃作用致使切削刃刀面磨損。磨粒磨損是一種"機械摩擦"性質的刀具磨損。

2．相變磨損：工具鋼刀具在較高速度切削時，由於切削溫度升高，使刀具材料產生相變，硬度降低，若繼續切削，會引起前面塌陷和切削刃卷曲。硬質合金刀具在高溫(>900℃)、高壓狀態下切削也會因產生塑性變形而失去切削性能。

3．粘結磨損：亦稱冷焊磨損。當刀具材料與工件材料產生粘結時，兩者產生相對運動對粘結點產生剪切破壞，將刀具材料粘結顆粒帶走所致。在高溫高壓作用下刀具表面層材料性能變化，當工件與刀具產生相對運動時，刀具材料的粘結顆粒被帶走而形成粘結磨損。

4．擴散磨損：是在高溫作用下，使工件與刀具材料中合金元素相互擴散置換造成的。

5．氧化磨損：亦稱邊界磨損，當硬質合金刀具的切削溫度達到700-800℃時，硬質合金材料中WC、TiC和如Co與空氣中氧起化合作用，形成了硬度和強度較低的氧化膜。在切削時受工件表層中氧化皮、冷硬層和硬雜質點對氧化膜連續摩擦，造成了在待加工表面處的刀面上產生氧化磨損。

合理選擇刀具材料、刀具幾何參數等可提高刀具的耐磨性、耐熱性和化學穩定性。此外，提高刀具強度和刀具刃磨質量、改善散熱條件、合理使用切削液，均能有效地防止刀具磨損。

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