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新闻资讯

PCBN刀具的切削性能及其应用领域

河南磨澳超硬材料有限公司 2016/4/11 10:10:01 36

聚晶立方氮化硼(PCBN/Polycrytalline Cubic BoronNitride)是1970年出现的新型高性能超硬刀具材料,经过20多年的开发,发达国家在难加工材料加工、汽车制造、自动化生产线等方面PCBN刀具的使用量已达到了相当的比例。由于PCBN刀具在加工精度、切削效率、刀具寿命等各个方面具有无可比拟的优越性,因此,PCBN刀具的推广应用可创造巨大的经济效益。

我国于1967年合成出立方氮化硼样品,1975年开始工业生产。

PCBN刀具的切削性能

1、CBN的性能

立方氮化硼CBN是氮化硼BN的同素异构体之一,结构与金刚石相似。二者性能比较如下表所示。立方氮化硼的硬度虽略次于金刚石,但却远远高于其他高硬度材料 。

材料性能立方氮化硼人造金刚石单位
组成元素BNC-
晶格常数3.6153.567Å
密度3.483.515g/cm3
热膨胀率3.50.9×106/℃
热稳定性1400(1300)700℃(在空气中)
硬度(HV)8000~900010000kg/mm2
与铁族化学情性-

立方氮化硼与人造金刚石性能比较

2、PCBN刀具的切削性能

a、较高的硬度和耐磨性

CBN晶体结构与金刚石相似,化学键类型相同、晶格常数相近,因此具有与金刚石相近的硬度和强度。CBN徽粉的显微硬度为HV8000~9000,其烧结体PCBN的硬度一般为HV3000~5000。在切削耐磨材料时其耐磨性为硬质合金刀具的50倍,为涂层硬质合金刀具的30倍,为陶瓷刀具的25倍。

b、具有很高的热稳定性

CBN的耐热性可达1400~1500℃,PCBN在800℃时的硬度还高于陶瓷和硬质合金的常温硬度,如图2所示。因此PCBN刀具可用比硬质合金刀具高3~5倍的速度高速切削高温合金

c、具有优良的化学稳定性

CBN的化学惰性特别大,在1200~1300℃时也不与铁系材料发生化学反应,与碳在2000℃时才发生反应;在中性、还原性的气体中,对酸、碱都是稳定的;其对各种材料的粘结、扩散作用比硬质合金小得多,因此PCBN刀具特别适合加工钢铁材料。

d、具有较好的导热性

在各类刀具材料中CBN的导热性仅次于金刚石,导热系数为1300W/(m·℃),是紫铜的3.2倍,是硬质合金的20倍,立方氮化硼与陶瓷的导热系数的比率为37.1(1300:35),热扩散率比值为65.5(74.7:1.14),而且随着温度的升高,PCBN导热系数是增加的,而氧化铝的导热系数是降低的。

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