超硬材料網

       陶瓷刀具在機加工中的應用主要表現形式為可轉位陶瓷刀片如數控車刀片，銑刀盤和鏜刀片形式用于金屬切削加工領域。作為一種先進的刀具材料在機加工領域越來越廣泛的應用，由于其高硬度和高速切削，耐磨耐熱紅硬性等特點在機加工中屬于比硬質合金刀具更為先進的切削刀具材料。除了陶瓷刀具性能優勢外，其資源優勢也被越來越多的替代硬質合金數控刀片以求獲得更經濟更環保的制造業中。

       刀具材料經歷了碳素工具鋼、高速鋼、硬質合金、陶瓷及超硬材料等幾個發展階段，這幾種刀具材料的硬度及紅硬性性能對比如下圖：        根據CIRP的資料，由于刀具材料的改進，加工時允許的切削速度幾乎每隔10年即提高1倍。刀具切削速度的顯著提高得益刀具的硬度及耐磨性能，黑色金屬領域入鑄鐵和鋼件加工用刀具硬度及耐磨性能如下圖所示：
       在現代化的加工過程中，提高加工效率的最有效方法仍然是采用高速切削加工技術。傳統刀具因其局限性已無法勝任現代科技發展所需要的各種高強、高硬及高速工程材料的切削加工，而陶瓷刀具則以其優異的耐熱性、耐磨性和化學穩定性，在高速切削領域和切削難加工材料方面顯示了傳統刀具無法比擬的優勢。

       陶瓷刀具改變了傳統的機械加工工藝，解決了生產中以前很多難以解決的加工問題。目前廣泛應用于機械、治金、礦山、高速列車、風電、汽車、拖拉機、軸承、水泵、交通、能源、精密儀器、航空航天等行業并取得了顯著的經濟效益。

       傳統的陶瓷材料一般取自自然界，如景德鎮的土，經過混料、成形和焙燒等工序制成各種日用品。而現代高技術陶瓷，也稱特種陶瓷，它的材料是人工合成的，如氮化硅粉，純度高。利用現代粉末冶金工藝制造，制成的產品具有硬度高和耐高溫等性能。 陶瓷刀片的種類及發展：陶瓷刀片最明顯的發展線條是刀片的韌性依次增強：氧化鋁陶瓷刀片—-復合氧化鋁陶瓷刀片--氮化硅陶瓷刀片--立方氮化硼刀片。

       在金屬切削領域，氧化鋁陶瓷刀片和氮化硅陶瓷刀片合稱為陶瓷刀片;在無機非金屬材料學中，立方氮化硼材料歸于陶瓷材料大類，立方氮化硼材料刀具的問世，是陶瓷刀具的革命。我國華菱超硬作為國內最早研究聚晶立方氮化硼材料的研究所之一，最近推出純氮化硼燒結體陶瓷刀片，其韌性和耐磨性能顯著增加(更多資料見：http://www.hlcbn.com/news2.asp?id=464)

       陶瓷刀具材料大致可分為氧化鋁系、氮化硅和氮化硼三大類。陶瓷刀具優異的耐熱性、耐磨性和化學穩定性在高速切削領域和切削難加工材料方面具有傳統刀具無法比擬的優勢。陶瓷刀具具有良好的切削性能，但只有正確使用才能充分發揮作用。隨著陶瓷技術的發展及數控機床和加工中心應用的擴大，陶瓷刀具的應用必將越來越廣泛。陶瓷刀具主要原料地殼中含量豐富，可以說取之不盡，用之不竭，因此新型陶瓷刀具應用前景十分廣闊。

1.高純度陶瓷

       這是最早期的陶瓷，軔性的改善以結晶粒的微粒化和高密度化為重點。高純度陶瓷有冷壓和熱壓成型。冷壓的陶瓷為白色，熱壓的陶瓷為黑色。

       應用於車削、刨削、搪孔、銑削、及制造螺絲。加工材料包括軟鑄鐵、熱軋與冷拉碳鋼、黃銅、青銅、鋁。。

2.復合陶瓷

       這是目前陶瓷刀具的主流，用於高速(切削速度可達800m/min)重切削、銑削等。加工材料包括硬化鋼、冷硬鑄鐵、超合金、其他類似的硬金屬。

3.氮化硅陶瓷

       它以Si3N4的粉末為主，添加適量Al2O3。以常壓燒結法或熱壓法制成。用於高速(切削速度可達600m/min)重切削、銑削鑄鐵、切削非鐵金屬。

4.氮化硼陶瓷

       它是新型高技術產品，主要應用于車削，銑削，鏜削超硬材料。立方氮化硼刀片的硬度比陶瓷刀片高很多，由于硬度高，與金剛石并稱為超硬材料，常用來加工硬度高于RC48的材料，它有極好的高溫硬度--高達2000℃，盡管比硬質合金刀片脆，但與陶瓷刀片相比，沖擊強度和抗破碎性能有明顯提高。此外，一些特制的立方氮化硼刀片(華超超硬BN-S10和BN-s20牌號)能抵御大余量粗加工的切屑負荷，并能承受間斷切削加工時的沖擊以及精加工時的磨損和切削熱，這些特點可以滿足用立方氮化硼刀片粗加工淬火鋼等難加工材料。

       華菱超硬HLCBN系列整體燒結立方氮化硼刀片可以大余量切削加工難加工材料，特別在在強斷續切削加工中領先于整個超硬材料刀具行業，HLCBN作為民族超硬刀具品牌名揚海外，在世界超硬刀具界獨樹一幟。

       純氮化硼燒結刀片：華菱超硬最新研制成果，是一種采用純氮化硼材料制成的刀片，其CBN含量達到100%，經過純燒結形成的氮化硼陶瓷刀片，其硬度和熱傳導率比更高，切削高硬度黑色金屬材料時，刀片刃口不會發生常見的受熱龜裂與缺屑;與含有其它結合材料的CBN燒結體相比較，氮化硼陶瓷刀片的使用時間可延長6倍以上。
強韌型HLCBN(非金屬粘合劑立方氮化硼刀片)切削高硬度材料體現其抗沖擊韌性：

       相對于陶瓷刀片，華菱超硬新開發的強韌型超硬立方氮化硼刀片HLCBN刀具不再那么“嬌氣”，完全用于高硬度材料毛坯表面的粗加工中，如銑削高硬度淬火模具鋼，銑削加工高鉻鑄鐵等耐磨合金，以車代磨淬火后的軸承鋼，滲碳鋼等。

1，華菱BN-S20牌號HLCBN刀片銑削高硬度高錳鋼齒板(斷續加工硬度HB500左右的高錳鋼鑄件)：


2，華菱超硬BN-K1牌號強韌性HLCBN刀片粗加工高鉻合金鑄鐵(加工硬度HRC60以上的Cr26材質工業泵配件)


3，華菱超硬BN-S30牌號HLCBN刀片高速銑削灰口鑄鐵(灰口鑄鐵發動機缸體高速精銑削線速度Vc=1500m/min)


       以上均體現了強韌性HLCBN刀片的抗沖擊能力，刀具的硬度和韌性是一對矛盾體，如何把超硬材料在制成刀具時保留其硬度和耐磨耐高溫性能又加強其抗沖擊韌性是華菱超硬刀具自成立以來的主要研究課題，并在2007年推出的非金屬粘合劑CBN刀具(HLCBN刀具)領域打破了CBN刀具不能用于強斷續加工和粗加工領域，作為超硬刀具國產化品牌的領先者，在硬材料加工領域引領者世界一流水平。