什么是氮化硅陶瓷刀具

氮化硅陶瓷刀具是用一種非氧化物工程陶瓷制成的數(shù)控刀具，隨著切削加工生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)成本要求的不斷提高，W 、Co、Ta、Nb等金屬的礦產(chǎn)資源正日益減少，陶瓷刀具不斷發(fā)展起來，氮化硅陶瓷刀具就是其中一種。

氮化硅陶瓷刀具的性能特點

1、硬度高。一般為93～94HRA，氣相沉積法制造的晶態(tài)Si3N4的顯微硬度可達(dá)5000，它僅次于金剛石和立方氮化硼，但卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于碳化鎢、碳化鈦和氧化鋁。所以Si3N4陶瓷刀具可具備比硬合金和氧化鋁基陶瓷刀具更高的切削性能，可加工硬質(zhì)合金難以加工或不能加工的高硬材料，如可以加工硬度高達(dá)65HRC的各類淬硬鋼和硬化鑄鐵，免除退火加工所消耗的電力。其優(yōu)良的耐磨性，不僅延長了刀具的切削壽命，而且還減少了加工中的換刀次數(shù)，從而保證切削工件時的小錐度和高精度，尤其在用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行高精密連續(xù)加工時，可減少對刀誤差和因磨損引起的不可預(yù)測的誤差，簡化刀具誤差補(bǔ)償。

2、高強(qiáng)度。目前氮化硅陶瓷刀片的抗彎強(qiáng)度已達(dá)到750～1000Mpa，超過了高速鋼，與普通硬質(zhì)合金相當(dāng)。

3、耐熱性和抗高溫氧化性特別好。即使在 1200～1450℃切削高溫時仍能保持一定的硬度和強(qiáng)度進(jìn)行長時間切削，因此允許采用遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于硬質(zhì)合金刀具的切削速度實現(xiàn)高速切削。其切削速度比硬質(zhì)合金刀具提高3～10倍，因而能大幅度提高生產(chǎn)效率。實驗證明，在眾多的陶瓷材料中，Si3N4陶瓷具有最佳的耐熱性 。

4、良好的斷裂韌性。斷裂韌性值是評價陶瓷刀片抗破損能力的重要指標(biāo)之一，它與材料的組成、結(jié)構(gòu)、工藝等因素有關(guān)。Si3N4系列陶瓷刀片的斷裂韌性值優(yōu)于其他系列陶瓷刀片（達(dá) 6～7MPam1/2），接近某些牌號的硬質(zhì)合金刀片，因而具有良好的抗沖擊能力。

5、抗熱震性強(qiáng)。陶瓷材料的抗熱震性是指其在承受急劇溫度變化時，評價其抗破損能力的重要指標(biāo)。Si3N4系列陶瓷刀片的抗熱震性能指標(biāo)ΔT ，由于其強(qiáng)度高、熱膨脹系數(shù)低而高達(dá)600～800℃，明顯優(yōu)于其它系列陶瓷刀片（300～400℃），因而在高強(qiáng)度斷續(xù)零件的毛坯加工方面，顯示出獨特的優(yōu)越性能。

6、陶瓷刀片切削時與金屬摩擦力小。切屑不易粘拼在刀片上，不易產(chǎn)生積屑瘤，加上可以進(jìn)行高速切削，所以在條件相同時，工件表面粗糙度比較低。

7、原材料豐富。氮化硅陶瓷刀具的主要原料是自然界很豐富的氮和硅，用它代替硬質(zhì)合金，可節(jié)約大量w、Co、Ta和Nb等重要戰(zhàn)略金屬。

8、制造和磨削工藝比較簡單，成本較低。Si3N4陶瓷的制造工藝比較簡單，不需要高溫高壓合成設(shè)備。Si3N4陶瓷刀具可用人造金剛石砂輪磨削和金剛石研磨膏研磨。因此，這種刀片制造成本較低，便于推廣使用。

使用制作氮化硅陶瓷刀具注意事項

1、在原料上盡可能使用超細(xì)粉，在生產(chǎn)工藝上采取各種措施抑制晶粒長大，從而得到盡可能高的強(qiáng)度和韌性。

2、刀片形狀盡量簡單，如不開斷屑槽，這樣有利于生產(chǎn)使用和提高刀具壽命。降低刀片表而粗糙度可抑制微裂紋生長。采用負(fù)倒棱可增大刀刃強(qiáng)度。

3、在使用上對不同材料的工件，合理地使用不同的切削參數(shù)，可提高刀具的耐用度。

4、選擇轉(zhuǎn)數(shù)高、功率大、工件-機(jī)床-刀具系統(tǒng)剛性好的機(jī)床進(jìn)行加工，以減小振動，采用高速切削充分發(fā)揮陶瓷刀具的性能。

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