一、PCBN材料的性能
- CBN的主要特性
- 氮化硼有多种同分异构体。CBN是氮化硼的致密相,具有很高的硬度,其Knoop硬度47000N/mm2,,仅次于金刚石。同时,CBN具有良好的热导性,其热导率是硬质合金的13倍、铜的3倍。另外,CBN还具有远优于金刚石的热稳定性和化学稳定性,可耐1300~1500℃的高温,并且与Fe族元素有很大的化学惰性。可见CBN是制作切削黑色金属的理想刀具材料。
- PCBN的特性
- 由于受CBN本身特性及其制造技术的限制,生产直接用于切削刀具的大颗粒CBN单晶目前仍很困难。为此,通过结合剂使CBN烧结而成的PCBN多晶材料得到较快发展,其尺寸大小基本不受限制。PCBN组织中各微小晶粒呈无序排序,硬度均匀、没有方向性,具有一致的耐磨性和抗冲击性,克服了单晶CBN易解理和各向异性等不足。
- PCBN属CBN的聚集体,除具有CBN的特点外,PCBN还与CBN的含量、粒径大小及结合剂的种类等因素有关。CBN含量主要影响PCBN的硬度和热导率,含量高,PCBN的硬度和热导率就高。CBN粒径大小是影响PCBN韧性的重要因素,粒径越大,其抗破损性就越弱,用此制作的刀具切削刃锋利性就差。PCBN中的结合剂主要有以Co、Ni为代表的金属型,以TiC、TiN、Al2O3为主的陶瓷型和金属陶瓷混合型。金属材料作结合剂时,PCBN有较好的韧性和导电性;陶瓷材料作结合剂,则有较优的热稳定性。PCBN除具有以上优良的性能外,为进一步提高其强度,目前各PCBN制造商多将0.5mm左右的PCBN层直接烧结或焊接在硬质合金基体上,使之形成一个复合整体(也称PCBN复合片)。这样PCBN材料的高硬度、高热稳定性和高化学稳定性与硬质合金基体的强度优、可焊性好等一起,使PCBN刀具不仅可切削各种硬度的工件,而且也易于生产制造。
- 由于受CBN本身特性及其制造技术的限制,生产直接用于切削刀具的大颗粒CBN单晶目前仍很困难。为此,通过结合剂使CBN烧结而成的PCBN多晶材料得到较快发展,其尺寸大小基本不受限制。PCBN组织中各微小晶粒呈无序排序,硬度均匀、没有方向性,具有一致的耐磨性和抗冲击性,克服了单晶CBN易解理和各向异性等不足。
二、PCBN刀具切削特点——硬态切削
DBA80
AMB90
DBC50
80%CBN、中等粒度
90%CBN、Al/AlB2相
50%CBN、细粒度、陶瓷相
BZN7000S
BZN8100
BZN8200
82%CBN、陶瓷相、整体式
65CBN、0.3µm、TiN相
65%CBN、TiN相
BN100
BN300
BNX20
80%CBN
<1.0µm、陶瓷相
陶瓷相
MB710
MB810
MB810
高含量、金属相
粗粒度
细粒度
JBN300
JBN330
JBN20
55%~65%CBN、4~5µm、TiN相
45%~55%CBN、3~4µm、TiN相
40%~00%CBN、2~3µm、Al2O3相
KBN30B
KBN10B
中、轻切削用
精切削用
KB80
KB60
KB50
80%CBN
60%CBN
50%CBN
CBN20
CBN10
80%CBN、中等粒度
00%CBN、细粒度
三、国外主要PCBN刀坯的种类和型号
四、PCBN刀具的应用范围
- 按行业来分,汽车工业占50.37%、重型机械~20.74%、泵业8.89%、轴承齿轮5.93%、轧滚5.19%、航空航天2.90%,其它5.93%。
- 按加工材料来分,淬火钢占65%、铸铁28%、耐热钢7%。
- 按加工工序来分,车削占60%、镗削32.5%、端铣7.5%。
- 按替代原加工来分,50%为替代磨削、30%替代硬质合金刀具、10%替代金属陶瓷刀具、5%替代陶瓷刀具、5%替代珩磨加工。