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合金刀輪切削時的破損分析

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合金刀輪切削時的破損分析

發布日期:2021-09-06 14:24 來源:http://www.thekiwie.com 點擊:

了解裂紋產生的原因并采取相應的預防措施一直是困擾我們的難題,是提高硬質合金刀輪使用壽命和切削性能的關鍵。相關研究文獻指出,在高速切削時,刀輪容易產生熱裂紋,并會增加崩刃現象。通過切削試驗,分析了硬質合金刀輪在間歇切削過程中產生裂紋的機理。研究發現,在切削循環加熱期間,擰緊熱應力會導致葉片沿前刀面朝向切削刃的狹窄區域發生局部塑性變形。然后,當狹窄區域在外部彈性數據的影響下強制再次降溫時,將產生足以導致可見裂紋的拉應力,從而驗證了熱應力是導致硬質合金刀盤裂紋的主要因素的論點。

刀輪具成分含量刀輪商標總碳

Co

Ti

Ta

Te

HV硬度

A 5.6 0.05 0.1 1600

B 5.3 13 0.3 0.1 1300

C 8.3 8 15 4 0.2 1600

2切削試驗方法和溫度測量結果

切削試驗在東莞合金廠實驗室進行。實驗方法是在車床上車削矩形截面試樣,以模擬斷續切削條件。試樣數據為含0.6-0.8Mn、0.5Ni、0.5Cr和0.5Mo的碳鋼(硬度約為hv170)。分別選擇商標為a、B和C的硬質合金刀輪進行切割。工具組件的內容見表1。刀輪切削刃的幾種觀點:橫向前角和刃傾角為0°,橫向前角和輔助前角為6°,殘余偏角為0°,輔助偏角為6°。

典型切削條件:切削速度v=95m/min,進給速度f=0.25mm/r,切削AP=6mm。由于使用250mm試樣進行切削試驗時,切削截面為50mm×50mm,在上述切削條件下切削2分鐘后,所有牌號硬質合金刀輪均出現裂紋,因此確定為典型切削條件。


合金刀輪



刀輪工件熱電偶法用于測量刀輪切屑的截面溫度。測量結果的典型記錄曲線如所示。為了根據曲線斜率的變化計算循環溫度,用示波器取記錄曲線,然后根據放大照片計算循環溫度。

刀輪工件熱電偶典型記錄曲線

a) 葉片底部

b) 葉片頂部

測溫熱電偶的裝置定位

在分析刀輪損傷機理時,有必要了解刀輪內部的溫度分布。因此,在切削過程中,通過熱電偶和熱敏電阻測量刀片的界面溫度,并根據刀片的界面溫度計算出刀輪的內部溫度。溫度測量熱電偶的裝置定位。刀片切割期間測得的典型溫度不同。

在每次切削試驗中,用紫外線記錄儀連續記錄合金刀盤的切削力,用安裝在刀桿上的校準應變計測量切向力和進給力。

熱電偶典型測量結果

C商標硬質合金帶氧化鋁墊片)切割時間

熱電偶裝置的方向和測量溫度

方位角1方位角2方位角3方位角4方位角5

0.5 85℃ 45℃ 50℃ 50℃ 40℃

1 95℃ 55℃ 60℃ 60℃ 50℃

2 115℃ 65℃ 75℃ 75℃ 60℃

3 120℃ 75℃ 80℃ 75℃ 65℃

熱電偶典型測量結果

C商標硬質合金帶鋼墊片)切割時間

熱電偶裝置的方向和測量溫度

方位角1方位角2方位角3方位角4方位角5

0.5 70℃ 35℃ 40℃ 40℃ 35℃

1 75℃ 45℃ 45℃ 45℃ 40℃

2 85℃ 50℃ 55℃ 55℃ 40℃

3 90℃ 55℃ 60℃ 60℃ 50℃

3觀察刀輪損壞情況

會計坐標系

間歇切削時,刀輪的損傷模式與連續切削時相同,可分為側面磨損、新月形凹陷磨損、刀輪變形和切削刃機械斷裂。通過對實驗刀輪的損傷觀察,發現商標A和B的硬質合金刀輪很快出現背面磨損和新月形凹陷磨損,并且所有商標硬質合金刀輪的正面都有橫向裂紋(可視為熱裂紋)。研究發現,硬質合金刀輪一旦出現熱裂紋,將很快導致刀輪損壞、刃口塌陷和前刀面脫落。

刀片彈性應力的核算

  選用所示坐標系核算刀片彈性應力。切削力的方向與z軸平行,該方向的彈性方程為

  首要假定發生了熱應力,且當各點的應變eZ=0時平面應變狀況保持在xy平面上。


相關標簽:鉆石刀輪,合金刀輪,玻璃刀輪

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