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你知道数控陶瓷刀具为什么这么牛吗?

发表时间:2021-09-01 09:19

当我们听到陶瓷刀具,第一印象是否是易碎的,和茶杯/碗一样,一旦从高处掉落就会碎?

那么陶瓷切削刀具是什么,跟茶杯/碗等陶器是一样的吗?

接下来介绍两者的不同之处。

原料不同

茶杯/碗等陶器主要原料为粘土,而切削刀具使用的陶瓷是基于高硬度、具有化学稳定性的原料制成的,比如氧化铝Al2O3和二氧化锆ZrO2。他们是由比粘土硬的多的原料制成的。

成型方法不同

茶杯/碗等陶器多为纯手工或者手工器具制作成型的。而切削用的陶瓷刀具是将原料装入专用模具,然后用专用设备以每平方厘米约1-2吨的压力冲压成型,从而消除了颗粒之间的空隙,形成了高强度的陶瓷刀具材料。

烧结温度不同

茶杯/碗等陶器在大约900-1,300 °c 的相对“低温”下烧结,而在切削中使用的陶瓷刀具在1500摄氏度以上的“高温”下进行烧结处理。此外,烧结温度和烧结时间经过严格控制,确保生产出高品质、高性能的陶瓷刀具。

同样是陶瓷,由于上述原料、生产工艺等不同,使得陶瓷刀具具备了两项优秀的特性。让我们来看一下,陶瓷刀具如何利用这些特性在高速加工中发挥作用。

即使处于高温环境,也能保持较高的硬度

上图显示环境温度和材料硬度的关系。

绝大多数材料受热后会变软,切削刀具也是如此。环境温度越高,材料硬度下降幅度越大。硬质合金和金属陶瓷的硬度在1000℃时,会下降到常温状态的35%左右。


而陶瓷(白瓷HC1、黑瓷HC2、氮化硅陶瓷SX6)在同等条件下,硬度下降幅度要小得多。特别是氮化硅陶瓷SX6材质,即便在温度达到1000℃的情况下,其硬度依然能够保持在常温状态的73%左右。数控编程培训点击查看

即使处于高温环境,也能保持较高的抗折强度


上图显示环境温度和材料抗折强度的关系。

硬质合金在常温下具有抗折强度高,不易开裂的特点。即使如此,随着环境温度上升,强度也会急剧下降。温度达到1200°时,强度相比常温约下降到其35%左右。


而陶瓷(白瓷HC1、黑瓷HC2、氮化硅陶瓷SX6)在同等条件下,强度下降幅度要小得多。特别是氮化硅SX6材质,即使在温度1200°时,其强度依然能够保持在常温时的82%左右。


我们知道,切削加工过程中,刀具与被加工材料摩擦会产生大量的切削热。切削速度越快,刀尖温度上升的越高,刀具硬度和抗折强度越难保持,这就限制了正常加工中能够使用的切削速度。而陶瓷刀具利用其在高温领域硬度高、抗折强度好的材料特性,能够实现远超硬质合金的高速加工,从而大幅提升生产效率。让我们看看实际能得到怎样的效果吧:


铸铁及耐热合金加工实例如下图显示:

  • 铸铁加工实现3倍效率提高。

  • 耐热合金加工实现15倍效率提高。

你觉得陶瓷刀具的缺点是什么?

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