切削刀具材料发展趋势
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2024年刀具市场需求分析引言刀具作为工业生产中不可或缺的工具,广泛应用于制造、加工、建筑等领域。
随着制造业转型升级和市场需求的不断变化,刀具市场正面临着新的挑战和机遇。
因此,对刀具市场需求进行深入分析,将有助于提高企业的竞争力和市场份额。
刀具市场概览刀具市场面临着广泛的应用需求,包括金属切削、建筑装修、木工加工等多个领域。
根据市场研究数据显示,刀具市场正呈现出稳步增长的趋势。
其中,金属切削领域的需求增长最为显著,这与制造业的发展密切相关。
市场驱动因素制造业发展制造业的转型升级和技术进步对刀具市场需求产生了积极的影响。
随着制造业智能化和自动化程度的提高,对高精度、高效率的刀具需求也随之增加。
建筑行业需求随着城市化进程的加快和建筑业的不断发展,对刀具的需求不断上升。
无论是房屋建设、基础设施建设还是装修行业,刀具都扮演着重要角色。
木工行业需求随着人们对环保和个性化需求的增加,以及木制品市场的不断扩大,对于木工刀具的需求也随之增长。
木材加工行业对于高质量和精确度的刀具有较高的要求。
市场竞争态势刀具市场竞争激烈,主要的竞争对手包括国内外知名厂商以及本土小型刀具企业。
这些企业在技术研发、产品质量、售后服务和价格等方面展开竞争,不断提升市场占有率。
市场挑战和机遇技术创新随着科技的不断进步,新材料和新工艺的应用为刀具行业带来了创新的机会。
同时,企业需要不断加强技术研发和创新能力,以满足市场对于高性能、高质量刀具的需求。
市场细分刀具市场的细分领域需求不断增加,如超硬刀具、高速切削刀具等。
企业可以通过专注于某一领域的产品开发和销售,实现市场份额的提升。
国内外市场随着全球经济一体化的进展,国内刀具企业正面临着来自国外厂商的竞争。
但与此同时,国内市场的巨大潜力和本土化需求也为企业带来了新的机遇。
总结刀具市场需求正呈现出多样化和细分化的特点,同时伴随着制造业的发展和技术进步而持续增长。
企业需要加强技术创新、市场细分和国际竞争力,以满足市场需求并保持竞争优势。
金属切削刀具的发展历史与现状前言刀具是机械制造中用于切削加工的工具,又称切削工具。
广义的切削工具既包括刀具,还包括磨具。
刀具技术的进步,体现在刀具材料、刀具结构、刀具几何形状和刀具系统四个方面,刀具材料新产品更是琳琅满目。
当代正在应用的刀具材料有高速钢、硬质合金、陶瓷、立方氮化硼和金刚石。
其中,高速钢和硬质合金是用得最多的两种刀具材料,分别约占刀具总量的30%~40%和50%~60%。
本文将介绍刀具的发展历程,发展现状,并对未来刀具的发展法相作出分析。
刀具的发展历史刀具的发展在人类进步的历史上占有重要的地位。
中国早在公元前28~前20世纪,就已出现黄铜锥和紫铜的锥、钻、刀等铜质刀具。
战国后期(公元前三世纪),由于掌握了渗碳技术,制成了铜质刀具。
当时的钻头和锯,与现代的扁钻和锯已有些相似之处。
然而,刀具的快速发展是在18世纪后期,伴随蒸汽机等机器的发展而来的。
1783年,法国的勒内首先制出铣刀。
1792年,英国的莫兹利制出丝锥和板牙。
有关麻花钻的发明最早的文献记载是在1822年,但直到1864年才作为商品生产。
那时的刀具是用整体高碳工具钢制造的,许用的切削速度约为5米/分。
1868年,英国的穆舍特制成含钨的合金工具钢。
1898年,美国的泰勒和.怀特发明高速钢。
1923年,德国的施勒特尔发明硬质合金。
在采用合金工具钢时,刀具的切削速度提高到约8米/分,采用高速钢时,又提高两倍以上,到采用硬质合金时,又比用高速钢提高两倍以上,切削加工出的工件表面质量和尺寸精度也大大提高。
由于高速钢和硬质合金的价格比较昂贵,刀具出现焊接和机械夹固式结构。
1949~1950年间,美国开始在车刀上采用可转位刀片,不久即应用在铣刀和其他刀具上。
1938年,德国德古萨公司取得关于陶瓷刀具的专利。
1972年,美国通用电气公司生产了聚晶人造金刚石和聚晶立方氮化硼刀片。
这些非金属刀具材料可使刀具以更高的速度切削。
1969年,瑞典山特维克钢厂取得用化学气相沉积法,生产碳化钛涂层硬质合金刀片的专利。
中国刀具行业现状及趋势分析一、刀具行业产业链分析刀具是机械制造中用于切削加工的工具,又称切削工具。
金属切削刀具材料主要包括硬质合金、高速钢、陶瓷和超硬材料(包括人造金刚石、立方氮化硼等)。
硬质合金刀具是全球市场目前的主流刀具。
与高速钢相比,硬质合金具有较高的硬度、耐磨性和红硬性;与陶瓷和超硬材料相比,硬质合金具有较高的韧性。
因此,硬质合金刀具是全球市场目前采用的主流刀具。
2019年,硬质合金刀具在全球刀具市场中占比63%,国内市场占比53%。
二、刀具行业驱动因素2020年年初受疫情影响导致PMI指数出现大幅度下降,但自2020年第二季度以来,我国PMI保持在50%以上水平,制造业景气度回暖,提高机床开工率。
从工业增加值数据来看,2020年下半年以来,工业增加值同比依然保持较好的增长。
随着产业结构的调整升级,我国机床数控化率稳步增长,机床数控化率从2013年的28.83%稳定上升至2020年的43.27%。
数控机床一方面造就更多高端刀具的消费,另一方面也会推动刀具整体价格的上升。
三、刀具行业发展现状2016-2020年全球刀具市场规模保持稳步增长的状态,2020年全球切削刀具消费金额达370亿美元,同比增长3.06%。
我国切削刀具市场消费情况与我国制造业发展水平和结构调整息息相关。
2016-2018年,随着“十三五”规划落地,制造业的转型升级推动了我国刀具行业快速发展,切削刀具年消费规模快速增至421亿元,达到历史最高水平。
而2019年受中美贸易摩擦加剧、汽车等下游行业下行的影响,我国刀具消费额下降至393亿元。
2020年以来,我国刀具市场增速恢复至10%以上,金额达到446亿元,同比上升13.49%。
四、刀具行业竞争情况目前,国际刀具行业竞争格局大致分为三个梯队。
第一梯队是欧美刀具企业,主导高端定制化刀具市场;第二梯队是日韩刀具企业,非定制化刀具认可度高;而第三梯队才是我国国内刀具企业,在非定制化市场逐步追赶日韩。
2023年切削刀具行业市场分析现状切削刀具是机械加工中不可或缺的重要工具之一,广泛应用于各种机械加工和制造业行业。
根据调查研究,切削刀具行业市场目前呈上升趋势,预计未来几年内市场规模将不断扩大。
先从切削刀具的品种入手:切削刀具种类繁多,根据功能可分为钻头、铣刀、齿轮刀具等。
根据不同材料可分为超硬合金刀具、高速钢刀具、硬质合金刀具等。
市场上的品牌也较为丰富,比如国内外知名品牌有:美孚、Tungaloy、Sumitomo Electric、三菱重工、塔司特等。
目前,切削刀具行业的市场规模逐渐扩大,特别是在我国经济不断发展和国家鼓励基础制造业转型升级的政策背景下,该行业市场空间更加广阔。
据统计,2019年全球切削刀具市场规模已达到114亿美元,在谷歌搜索趋势中,搜索量也逐年上升。
在中国近年的经济状况下,也大力发展各种制造业,市场容量增大,切削刀具行业的市场潜力逐渐释放。
那么面临这样一个比较良好的市场机遇,企业们应该如何排兵布阵呢?首先,要规划好企业自身的定位和发展战略。
切削刀具行业属于高端装备制造行业,对研发能力和技术水平的要求也很高。
企业应该注重提升技术和研发能力,确保产品质量和技术水平处于行业领先地位。
此外,在市场营销上也要下功夫,找准客户标的、提高品牌影响力是企业做好市场开拓的关键。
此外,切削刀具行业的市场竞争也日益激烈。
目前,切削刀具的生产企业数量较多,由于产能过剩严重,很多企业降低了价格竞争来争夺市场份额。
想要在激烈的市场竞争中脱颖而出,企业需要在产品品质、生产效率、品牌维护和销售渠道等方面都要下功夫。
综上所述,切削刀具行业市场作为一个高度技术性行业,挑战和机遇共存。
企业要在技术研发、品质管理、市场拓展等方面加强自身能力;进一步增强核心竞争力,以面对激烈的市场竞争和日趋规范的市场需求,赢得更多客户的信赖和支持。
2019年 第3期冷加工53CUTTING TOOLS刀 具PCBN/PCD 刀具的应用及发展趋势■桂林特邦新材料有限公司 (广西 541004) 文德林摘要:本文主要讲述PCBN/PCD 刀具在淬硬钢、铸铁类工件及有色金属和非金属化合物的切削加工的应用与发展。
1.PCBN/PCD 刀具的切削加工应用由于受C B N 本身(各向异性)及其制造技术的限制、生产直接用于切削刀具的大颗粒CBN 单晶目前仍很困难,C B N 粒径大小是影响P C B N 韧性的重要因素,粒径越大,其抗破坏性越弱,制作刀具的切削刃锋利性就差。
P C B N 刀具组织中各微少量晶粒呈无序排列、硬度均匀、没有方向性,具有一致耐磨性和抗冲击性,克服了单晶CBN 各向异性等不足。
因P C B N 刀片具有红硬性、热稳定性、耐磨性和抗粘结等综合性能,故P C B N 刀具在淬硬钢、铸铁切削加工得到广泛应用。
(1)PCBN 刀具在淬硬钢的切削应用。
如图1所示,是江苏某德资企业一个冷冲压核心凹模零部件,轮廓形状为不规则曲线,曲面相关尺寸、粗糙度必须严格按图加工。
该工件材料为模具钢,材质为Cr12MoV ,其硬度为58±2H R C ,编制加工工艺:下料(φ186m m ×66m m )→粗车→铣加工(加工孔)→热处理→平磨 →精车 →钳工(去毛刺、刻字)。
图1 异形凹模精密模具该零件加工难点是,工件硬度较高,曲面加工只能通过车削加工成形来完成切削,加工曲面必须光滑,以外圆为基准,曲线角度及相关尺寸必须保证一致,更不能有过切或接刀痕出现。
根据该零件图样分析,我们在刀具选型上应选择对称角度刀柄、C B N 刀片(夹角为35°),如图2所示,保证车削不过切,这里选择P C B N 刀片非常关键,P C B N 刀片必须具备切削性能稳定,在切削过程中,刀片导热性能要好,加工时刀尖热量很快能传出,加工表面不能有滞留层或积屑瘤出现。
2022年我国刀具市场发展行情分析时钟敲响,数字轮转,不知不觉2022年已成为过去,2022年的大门已经开启。
经受了过去种种曲折与喜悦的我国刀具企业,在“虎”年里将如何博弈以便顺当渡过种种难关?这成为众多刀具企业掌门人盼望了解的问题。
或许,只有总结过去,才能把握将来。
在盘点了刀具行业2022年的进展状况后,我们对2022年刀具行业的进展趋势进行了猜测与展望。
2022年是多灾多难的一年,金融危机的到来席卷了整个世界,全部的市场都在危机的余波中忐忑担心以求平稳,而刀具市场却传出这样一个声音:2022年,刀具市场将迎来又一个春天。
2022年刀具市场将迎来又一个春天我国目前年刀具销售额为145亿元,其中硬质合金刀具所占比例不足25%,不仅与国际市场刀具产品结构相去甚远,也不能满意国内制造业对硬质合金刀具日益增长的需求。
国内制造业消费的刀具中,硬质合金刀具比重已达50%以上,供需结构脱节的问题已非常严峻,其后果是大量过剩的高速钢刀具以低价出口或内销,同时高效硬质合金刀具却不得不依靠大量进口,进口量已从2022年的0.9亿美元上升到2022年的4.5亿美元。
在发达国家,目前硬质合金刀具已占刀具的主导地位,比重达70%。
而高速钢刀具正以每年1%-2%的速度缩减,目前所占比例已降至30%以下。
金刚石、立方氮化硼等超硬刀具的比重为3%左右。
我国目前年产高速钢材8万吨左右,约占全球总产量的40%,消耗了大量珍贵的钨、钼等稀有资源。
这种盲目扩张和低水平重复,使得生产的高速钢刀具大量过剩,不得不以低价销售,导致大量刀具生产企业效益低下。
年产硬质合金1.6万吨,也占全球总产量的40%左右。
但是,硬质合金制品中附加值最高的切削刀片产量只有3千余吨,只占20%。
这种状况,一方面造成国内急需的硬质合金刀具供应不足,另一方面也使珍贵的硬质合金资源未得到充分利用。
从经济效益方面比较,我国硬质合金年销售收入约5.6亿美元;日本仅为我国产量的40%,但销售收入高达26.33亿美元,其中刀片的比重高达72%,使资源得到了充分利用,企业也获得了良好效益。
2022年我国刀具行业发展现状及趋势分析据了解:10月26-27日,“2022先进制造工艺与刀具技术研讨会”在清华高校顺当召开。
此次研讨会由上海高校先进工艺与刀具技术讨论所和清华高校精密仪器与机械学系联合主办,邀请国内外闻名高校、讨论所、机床刀具生产销售和使用企业的专家、学者400余人共聚北京,为中国机床刀具行业的健康稳定进展出谋划策。
现对2022年我国刀具行业进展现状及趋势进行分析。
产学研用共赢平台当前高速、高效、精密刀具的使用还不够广泛,严峻制约了我国经济的进展和向制造强国转变。
随着劳动力成本的急剧上升以及原材料的持续涨价,将来5——10年内,中国高速、高效、精密刀具具有巨大的进展空间,有必要对先进制造工艺与刀具技术进行长期深化的探讨,以提高中国制造业的生产效率、产品精度和附加值。
在本次研讨会上,来自行业协会、高等院校和企业的20余位演讲嘉宾代表产、学、研、用各领域先后做了精彩的演讲。
清华高校材料学院及机械工程学院柳百成教授在会议中指出:“先进制造技术是制造业及战略性新兴产业的技术基础,对进展经济和国家平安至关重要。
因此,要非常重视进展资源节省、环境友好的先进制造技术。
为此,必需加大讨论与开发的投入,加强企业与高校、院所的协同创新。
”与传统的学术研讨会不同,此次研讨会非常注意理论讨论与实施实效性相结合。
来自北京航天航空高校的陈五一教授介绍了镍基合金切削加工技术,天津高校的林彬教授介绍了轴向超声振动帮助磨削机理讨论,北京航天航空高校的张德远教授介绍了有用化振动切削工具技术,西北工大高校的张定华教授介绍了航空难加工材料切削加工及其表面完整性试验讨论,装甲兵工程学院的田欣利教授介绍了工程陶瓷高效低成本加工技术的讨论进展,中国矿业高校的邓福铭教授介绍了我国超硬刀具的进展历程、问题及展望,北京交通高校的张勤俭教授介绍了聚晶金刚石精密加工技术进展现状,华南理工高校的全燕鸣教授介绍了热管刀具与无钴硬质合金切削性能讨论。
金属切削的发展趋势
1. 数控加工技术:随着数字化技术的发展,数控加工技术的应用趋势逐渐增强,自动化程度不断提高,提高了生产效率和精度。
2. 复合材料切削技术:复合材料广泛应用于航空航天、汽车、医疗、体育等领域,其切削加工技术需求也在不断提高。
3. 精细加工技术:针对高端产品的需求,金属切削技术需求不断提高,对精细加工技术的应用变得越来越广泛。
4. 高速切削技术:随着高速传动技术、刀具加工材料的更新换代,高速切削技术应用越来越广泛,能够提高加工效率和刀具的使用寿命。
5. 绿色加工技术:随着环保意识的增强,切削加工过程对环境的污染也越来越引起关注,绿色加工技术成为金属切削技术的主要趋势之一。
I ndustry development行业发展钛合金切削加工研究现状及发展趋势杨 涛摘要:钛合金广泛应用于各个领域,提高其切削性能和降低加工成本,开发出性能更好的新型钛合金是目前钛合金加工的主要研究方向。
钛合金的三种基体组织分别为α合金、(α+β)合金和β合金,我国分别以TA、TC和TB表示,其中TC4钛合金最受青睐。
国内外学者对钛合金进行了大量研究工作,特别是对TC4钛合金进行了深入研究。
关键词:钛合金;切削加工;现状;发展趋势钛合金具有低密度、高韧性和强抗腐蚀性等优点,常被用于制造航空发动机关键零部件,如叶轮和叶片。
优异的物理特性提升了钛合金的服役性能,但同时也增加了加工难度,如刀具寿命短、加工表面质量不可控等问题,使得钛合金成为典型的难加工材料。
钛合金切削过程中产生锯齿形切屑,不仅导致切削力的周期性波动,而且影响加工零件的表面质量。
此外,由热塑性变形引起的表面残余应力对零件的疲劳寿命和服役性能也有显著影响。
因此,准确预测切屑形态和表面残余应力对刀具设计和工艺优化具有重要指导意义。
1 钛合金切削仿真技术研究现状通过建立高速切削三维有限元模型,对切屑的形成过程进行了仿真研究。
研究发现最大应力值出现在第Ⅰ变形区,最大切削温度出现在第Ⅱ变形区。
模型只考虑了模型底部的完全约束,并未考虑夹紧和夹具的定位对加工变形的影响。
另外,建立了变刚度三维仿真模型和热力耦合三维动态铣削模型,误差控制在0.0681mm和0.0255mm内,但为了减小计算量,两种模型均为简化模型。
还建立了高速铣削TC4钛合金的三维全热—力耦合有限元模型,对铣削温度进行了模拟分析结果表明,铣削热只影响被加工表面层的温度,刀具温度随铣削速度和径向切削深度的增加而升高且影响小于切削速度。
在基于TC4钛合金三维铣削有限元仿真模型的基础上,研究发现,切削参数对铣削力的影响程度为轴向切削深度>刀具速度>进给速度。
另外,通过建立斜切模型,对最小切削厚度进行了仿真计算,降低了由于切削厚度设置误差导致的最终仿真误差。
粉末冶金新技术题目学院专业学生姓名学号年级指导教师时间切削刀具材料发展趋势院(所)学号姓名课程名称教师签名考试摘要:本文主要简要介绍切削刀具材料的分类以及重要性,并根据切削刀具发展要求展望各类切削材料方趋势。
关键字:切削刀具材料;刀具的分类;发展方向1.概述1.1 内涵切削刀具材料指的是用于制作刀具的材料,该刀具不仅对普通钢,铸铁等一般材料加工,还要对铝合金,高硬度钢,钛合金,复合材料等超硬超软材料的加工。
目前主要切削刀具材料包括:硬质合金、金属陶瓷、陶瓷、超硬材料、高速钢等。
1.2 重要性刀具切削性能的好坏,取决于构成刀具的材料、几何参数及其结构,其中刀具材料对刀具耐用度、加工效率和加工质量等的影响最大。
随着生产技术的进步,高速切削已成为切削的发展趋势,它所采用的速度比常规切削速度高几倍甚至十几倍,切削温度很高。
因此,高速切削对刀具材料提出了更高的要求。
研究表明,高速切削时,随着切削速度的提高,切削力减小,切削温度上升很高,达到一定值后上升逐渐趋缓。
造成刀具损坏最主要的原因是切削力和切削温度作用下的机械摩擦、粘结、化学磨损、崩刃、破碎以及塑性变形等磨损和破损,因此高速切削刀具材料最主要的要求是高温时的力学性能、热物理性能、抗粘结性能、化学稳定性(氧化性、扩散性、溶解度等)和抗热震性能以及抗涂层破裂性能等。
2.刀具的分类及发展方向2.1 硬质合金硬质合金是以WC等难熔金属碳化物为基体,以Co等过渡族金属为粘结相,采用粉末冶金方法制备的材料。
硬质合金具有高强度、高硬度、高弹性模量、耐磨损、耐腐蚀、热膨胀系数小以及高化学稳定性等优点,是目前最主要的切削刀具材料,超细硬质合金、涂层硬质合金是其在未来最主要的发展方向。
刀具材料性能的两个关键指标—硬度和强度之间总存在着矛盾,超细硬质合金是解决这种矛盾的重要途径。
目前国内外在超细硬质合金原料、晶粒长大抑制、制备工艺等方面的研究已取得突破性进展。
超细WC-Co硬质合金在印刷电路板打印针、金属切削等领域得到了广泛应用。
但一方面,目前市场上多为亚微晶粒硬质合金(0.6~0.9µm),而真正的超细硬质合金材料(<0.5µm)十分少。
晶粒超细化可获得强度硬度“双高”的性能,因此晶粒度小于0.5μm的硬质合金材料目是未来超细合金研究和发展的方向,而超细硬质合金制备过程中的均匀性,晶粒度控制等仍是需要解决的问题。
另一方面,目前超细硬质合金主要是K类,而应用更广泛的P、M类硬质合金的超细化的研究在国内外也已经得到重视。
上世纪70年代出现的刀具涂层技术是刀具发展史上的一个里程碑,涂层技术得到了高速发展。
采用各种涂层技术在硬质合金基体上涂覆上一层或者多层高硬度、高耐磨损性能的材料,可显著提高刀具的使用性能。
在工业发达国家中,涂层刀具材料占全部刀具材料使用量的70-80%。
涂层硬质合金在未来主要关注的三个方面,即优质涂层基体的开发、涂层材料的开发及纳米化、涂层技术的改进的新技术开发。
梯度硬质合金表面富Co、具有良好的抗涂层裂纹扩散能力,研究梯度结构的形成过程,精确控制梯度结构硬质合金微观组织,使其成为优质的涂层基体。
同时强韧性优异的涂层基体新材质的开发也非常重要。
目前的涂层材料包括TiC、TiN、Al2O3、TiAlN等,开发新的耐磨涂层材料及组合,制备具有纳米级晶粒度的涂层组织是获得高切削性能的保证。
目前的涂层技术主要包括CVD、PVD等,但CVD存在温度高、使用有毒性的气体等缺点; PVD方法是在500℃或者低于500℃下进行的,膜基体结合力有待提高,改进目前的涂层工艺和开发新的涂层技术非常必要。
2.2 金属陶瓷Ti(C,N)基金属陶瓷刀具有更好的红硬性,耐磨性和化学稳定性,与金属间的摩擦系数极低,抗粘刀能力强,有利于提高加工件的表面光洁度和控制尺寸精度,可用于制成微型可转位刀片,用于精镗孔、精孔加工和以车代磨等精加工领域,其功能填补了传统WC-Co系硬质合金与Al2O3陶瓷刀具之间的空白,是一种大有前途的刀具材料。
必须指出的是,与大量使用W、Co的稀缺战略资源硬质合金相比,金属陶瓷以相对丰富的Ti和Ni为主要原材料资源,具有明显的资源优势。
目前,金属陶瓷发展最好的日本,其切削刀具中金属陶瓷(绝大部分是Ti(C,N)基金属陶瓷)已经占到30%以上。
美国的切削刀具市场上,金属陶瓷刀具已占5%以上,且仍在增加。
我国作为世界第一大硬质合金生产国与消费国,年产硬质合金15000吨左右(占世界1/3),金属陶瓷刀具占不到0.5%,有很大的发展空间。
金属陶瓷材料具有耐高温、耐磨损耐腐蚀、高硬度重量轻等优点但其致命的弱点是脆性大这不仅限制了现代陶瓷材料的应用范围也限制了其优良性能的发挥。
因此进一步提高金属陶瓷刀具材料的断裂韧性和抗弯强度仍然是目前研究的热点问题之一。
通过成分改进、晶粒细化和表面涂层等工艺,使其性能进一步提高。
预计金属陶瓷刀具材料将代替 WC 基硬质合金,成为整个刀具材料中的新生力量,甚至占据硬质合金的主要刀具材料的地位。
2.3 陶瓷材料陶瓷刀具材料是以氧化铝或氮化硅等为主要成分,加微量添加剂,经冷压制成形后烧结而成,是一种廉价的非金属材料。
它具有高硬度和高温硬度,在1200℃时硬度达58HRC,可加工硬度高达65HRC的高硬度难加工材料;化学性能稳定,耐氧化,摩擦因数低,刀具耐用度比硬质合金提高几倍至几十倍,切削效率提高3~10倍。
而且使用陶瓷刀具,可节约大量的贵重金属W、Co、Ni及Ti 等。
陶瓷刀具是最有发展潜力的高速切削刀具,目前已引起世界各国的重视。
在德国约70% 加工铸件的工序是用陶瓷刀具完成的, 而日本陶瓷刀具的年消耗量已占刀具总量的8%~10%。
中国开发的陶瓷与硬质合金的复合刀片, 其工作表面既有陶瓷材料高的硬度与耐磨性, 而基体又有硬质合金较好的抗弯强度, 故能承受冲击负荷, 并解决了陶瓷刀具镶焊困难等问题, 为推广使用陶瓷刀具创造了条件。
但由于其强度低、韧性差,陶瓷刀具未能在我国广泛推广应用。
为解决韧性差,纳米化技术已成为重要的研究方向,以提高韧性,可以预料,随着高速切削、干式切削和硬切削应用的增多,陶瓷刀具必将得到高速的发展。
2.4 超硬刀具材料超硬材料是指聚晶金刚石(PCD)和聚晶立方氮化硼(CBN)。
PCD (Polycrystalline diamond)是结构取向不一的细晶粒金刚石烧结体,由于PCD 烧结体表现为各向同性,因此不易沿单一解理面裂开。
PCD刀具因其良好的加工质量和加工经济性在非金属材料、有色金属及其合金材料、金属基复合材料等切削加工领域显示出其它刀具难以比拟的优势。
随着PCD刀具理论研究日益深入,尤其在提其化学稳定性方面的进展,PCD刀具在切削刀具领域的地位将日益重要,其应用范围也将进一步拓展。
PCBN(Polycrystalline Cubic Boron Nitride)是由许多细晶粒CBN聚结而成的CBN聚集体的一类超硬材料产品。
它除了具有高硬度、高耐磨性外,还具有高韧性、化学惰性、红硬性等特点,能够在高温下实现稳定切削,特别适合加工各种淬火钢、工具钢、冷硬铸铁等难加工材料。
PCBN刀具切削锋利、保形性好、耐磨性能高、单位磨损量小、修正次数少、利于自动加工,适用于从粗加工到精加工的所有切削加工。
目前的新型的PCBN刀具比起那些早期缺乏韧性的牌号有了革命性的变化。
PCBN刀具的设计和用途也出现了许多新的进展,PCBN刀具能够更加广泛地满足特殊工件材料加工过程的要求,改善加工性能,扩大应用范围。
PCBN在数控切削行业已得到广泛应用,是一种具有良好发展前景的刀具材料。
2.5 粉末高速钢(PMHSS)高速钢是一种传统的刀具材料尽管高速钢材料在全世界的销售额正逐年减少,但粉末冶金高速钢的使用量仍在不断增加,这种高性能高速钢比普通高速钢具有更好的耐磨性、红硬性和使用的可靠性。
粉末高速钢(PMHSS)通过把高速钢微细粉末用特殊方法成形并烧结而制成的高速钢材制品。
PMHSS是高速钢中的上品,它的特点在于无论尺寸大小和形状如何,都具有组织均匀,晶粒细小,消除了熔铸高速钢难以避免的偏析,因而比相同成分的熔铸高速钢具有更高的韧性和耐磨性,同时还具有热处理变形小、锻轧性能和磨削性能良好等优点。
研究表明,用微量的氮置换粉末高速钢中的一部份碳,不仅能增加强度,而且韧性、耐磨损性、耐热性都获得提高。
关键在于掌握氮含量的控制技术。
PMHSS工艺技术随着粉末冶金技术日新月异的发展,将会涌现出一系列新技术、新工艺,如粉末冶金注射成形、热压成形、流动热压成形、高速压制成形、微波烧结、烧结硬化等。
PMHSS工艺技术正朝着高致密化、高性能化、集成化和低成本化等方向发展,在未来,高速钢仍在切削领域占有一席之地。
3 展望综上所述,随着社会进步和科学技术的发展,在航空、航天、船舶、电子、汽车等领域对刀具材料提出了越来越高的要求。
由加工工艺的多样性造成对刀具材料需求的多样性,提高各类刀具材料性能,进一步提高刀具材料耐磨性和韧性是未来刀具材料发展的主流。
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