編者語:
我是製造君,各位造友晚上好~
當我們聽到陶瓷刀具,第一印象是否是易碎的,和茶杯/碗一樣,一旦從高處掉落就會碎?
那麼陶瓷切削刀具是什麼,跟茶杯/碗等陶器是一樣的嗎?
接下來介紹兩者的不同之處。
原料不同
茶杯/碗等陶器主要原料為粘土,而切削刀具使用的陶瓷是基於高硬度、具有化學穩定性的原料製成的,比如氧化鋁Al2O3和二氧化鋯ZrO2。他們是由比粘土硬的多的原料製成的。
成型方法不同
茶杯/碗等陶器多為純手工或者手工器具製作成型的。而切削用的陶瓷刀具是將原料裝入專用模具,然後用專用裝置以每平方釐米約1-2噸的壓力衝壓成型,從而消除了顆粒之間的空隙,形成了高強度的陶瓷刀具材料。
燒結溫度不同
茶杯/碗等陶器在大約900-1,300 °c 的相對“低溫”下燒結,而在切削中使用的陶瓷刀具在1500攝氏度以上的“高溫”下進行燒結處理。此外,燒結溫度和燒結時間經過嚴格控制,確保生產出高品質、高效能的陶瓷刀具。
同樣是陶瓷,由於上述原料、生產工藝等不同,使得陶瓷刀具具備了兩項優秀的特性。讓我們來看一下,陶瓷刀具如何利用這些特性在高速加工中發揮作用。
即使處於高溫環境,也能保持較高的硬度
上圖顯示環境溫度和材料硬度的關係。
絕大多數材料受熱後會變軟,切削刀具也是如此。環境溫度越高,材料硬度下降幅度越大。硬質合金和金屬陶瓷的硬度在1000℃時,會下降到常溫狀態的35%左右。
而陶瓷(白瓷HC1、黑瓷HC2、氮化矽陶瓷SX6)在同等條件下,硬度下降幅度要小得多。特別是氮化矽陶瓷SX6材質,即便在溫度達到1000℃的情況下,其硬度依然能夠保持在常溫狀態的73%左右。
即使處於高溫環境,也能保持較高的抗折強度
上圖顯示環境溫度和材料抗折強度的關係。
硬質合金在常溫下具有抗折強度高,不易開裂的特點。即使如此,隨著環境溫度上升,強度也會急劇下降。溫度達到1200°時,強度相比常溫約下降到其35%左右。
而陶瓷(白瓷HC1、黑瓷HC2、氮化矽陶瓷SX6)在同等條件下,強度下降幅度要小得多。特別是氮化矽SX6材質,即使在溫度1200°時,其強度依然能夠保持在常溫時的82%左右。
我們知道,切削加工過程中,刀具與被加工材料摩擦會產生大量的切削熱。切削速度越快,刀尖溫度上升的越高,刀具硬度和抗折強度越難保持,這就限制了正常加工中能夠使用的切削速度。而陶瓷刀具利用其在高溫領域硬度高、抗折強度好的材料特性,能夠實現遠超硬質合金的高速加工,從而大幅提升生產效率。讓我們看看實際能得到怎樣的效果吧:
鑄鐵及耐熱合金加工例項如下圖顯示:
鑄鐵加工實現3倍效率提高。
耐熱合金加工實現15倍效率提高。
加工效率對比
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你覺得陶瓷刀具的缺點是什麼?
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