Hallo allerseits, wöchentlich ein neues Material zum Oberflächenschleifen von ultrafeinen Hartmetallen. Das Lesen kostet Sie wahrscheinlich ungefähr 15 Minuten

Zusammenfassung dieses Artikels: Das Schleifversuch mit superfeinem Hartmetall wurde an einer Hobelmühle mit Diamantschleifscheibe durchgeführt. Die Schleifoberflächenmorphologie wurde durch Rasterelektronenmikroskopie beobachtet und die Oberflächenrauheit wurde mit einem Oberflächenrauheitstester gemessen. Der Einfluss der Schleifparameter auf die Oberflächenrauheit des ultrafeinen Hartmetallschleifens wurde analysiert. Die Ergebnisse zeigen, dass die Rauheit der Schleiffläche von superfeinem Hartmetall mit zunehmender Schleifscheibengröße bei gleicher Schnitttiefe zunimmt. Beim Schleifen mit der gleichen Schleifscheibe mit Korngröße nimmt die Oberflächenrauheit des ultrafeinen Hartmetallschleifens mit zunehmender Schnitttiefe zu. Wenn die Schnitttiefe auf einen bestimmten Wert ansteigt, nimmt die Oberflächenrauheit allmählich ab.

Einführung

WC-Co-Hartmetall ist ein herkömmliches Werkzeugmaterial. In den letzten Jahren wurden mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung der Schneidtechnologie die Anforderungen an die Festigkeit, Härte und Verschleißfestigkeit von Werkzeugmaterialien immer höher. Im Vergleich zu herkömmlichen strukturierten Hartmetallen weisen superfeine Hartmetalle (WC-Korngröße 0,1 bis 0,6 um) eine höhere Festigkeit, Härte und Verschleißfestigkeit auf, so dass sie im Werkzeugbau weit verbreitet sind.

Schleifparameter

Das Schleifen mit einer Diamantschleifscheibe ist die Hauptmethode zur Herstellung von Hartmetallwerkzeugen. Viele Studien haben gezeigt, dass die Rauheit der Schleiffläche einen wichtigen Einfluss auf die Schneidleistung und Lebensdauer von Hartmetallwerkzeugen hat. Bisher konzentriert sich die Mahlforschung von Hartmetall im In- und Ausland hauptsächlich auf die Verbesserung des Zementkarbid-Schleifprozesses mit traditioneller Struktur und die Kontrolle der Oberflächenqualität, während der Schleifprozess von superfeinem Hartmetall, insbesondere die Rauheit der Schleiffläche, selten untersucht wird. Daher wird durch Schleifversuche der Einfluss der Schleifscheibengröße und der Schnitttiefe auf die Oberflächenrauheit des ultrafeinen Hartmetallschleifens mittels Rasterelektronenmikroskopie (REM) und Oberflächenrauheitstester diskutiert, um die Grundlage für die Optimierung zu schaffen des Schleifprozesses von ultrafeinem Hartmetall.

Testmaterialien und -methoden

Testmaterialien

Das Testmaterial ist ultrafeinkörniges WC-Co-Hartmetall, das durch HIP-Technologie gesintert wurde. Die Probengröße beträgt 10 mm x 10 mm x 10 mm. Die chemische Zusammensetzung und die mechanischen Eigenschaften sind in Tabelle 1 gezeigt.

Tabelle 1 Chemische Zusammensetzung und mechanische Eigenschaften von Testmaterialien

Schleifparameter

Die Proben wurden mit einer Präzisionsflachklemme geklemmt und auf dem Oberflächenschleifer Modell M7120 geschliffen. Die verwendete Schleifscheibe ist eine harzgebundene Diamant-Flachschleifscheibe mit einem Außendurchmesser von 250 mm, einer Breite von 25 mm und einer Diamantschichtdicke von 8 mm. Das Kühlmittel ist eine Mischung aus Wasser und emulgiertem Öl. Die experimentellen Mahlparameter sind in Tabelle 2 gezeigt.

Schleifparameter

Nach dem Mahltest wurden die Proben 30 Minuten lang mit wasserfreiem Aceton im Ultraschallreiniger gereinigt und mit heißer Luft getrocknet. Rasterelektronenmikroskopie mit Rückreflexionsdetektor wurde verwendet, um die Morphologie der Schleiffläche der Probe zu beobachten. Die Schleifflächenrauheit der Probe wurde mit dem Oberflächenrauheitsprüfer entlang der Richtung senkrecht zur Schleifrichtung gemessen. Der Probenahmeschritt betrug 0,25 mm und die Bewertungslänge betrug das Vierfache des Schritts. Jede Probe wurde sechsmal gemessen und die Ergebnisse wurden gemittelt.

Testergebnis

Fig. 1 zeigt die Variation der Rauheit der Schleiffläche mit der Schleifscheibengröße bei gleicher Schnitttiefe (ap = 10 um). Aus dem Diagramm ist ersichtlich, dass die Rauheit der Schleiffläche mit zunehmender Schleifscheibengröße bei gleicher Schnitttiefe zunimmt. Der Einfluss der Partikelgröße der Schleifscheibe auf die Oberflächenrauheit ist jedoch unterschiedlich. Im Vergleich zu 150 #-Schleifscheiben mit 280 #-Schleifscheiben ist die Änderung der Oberflächenrauheit geringer, während bei Verwendung der W20-Schleifscheibe die Änderung der Oberflächenrauheit größer ist. Abbildung 2 zeigt die Variation der Oberflächenrauheit mit der Schnitttiefe AP beim Schleifen mit derselben Schleifscheibe (150 #). Aus dem Diagramm ist ersichtlich, dass die Rauheit der Schleiffläche ungefähr linear mit der Zunahme von AP zunimmt, wenn AP weniger als 15 Mikron beträgt. Wenn jedoch AP> 15 um ist, nimmt die Rauheit der Schleiffläche mit zunehmender Schertiefe allmählich ab, was sich offensichtlich von den Schleifversuchsergebnissen von herkömmlichem Hartmetall unterscheidet.

Schleifparameter

Die Oberflächenrauheit ist die direkte Reflexion der Morphologie der Schleiffläche. Um die Ursachen der obigen Parameter zu analysieren, die die Schleifoberflächenrauheit von ultrafeinem Hartmetall beeinflussen, wurde die Oberflächenmorphologie von Schleifproben durch SEM mit einem Rückreflexionselektronendetektor beobachtet. Abbildung 3 zeigt das elektronische Rückreflexionsbild der Schleifflächenmorphologie des Probengrundes mit verschiedenen Diamantschleifscheiben bei gleicher Schnitttiefe. Wie aus der Abbildung ersichtlich ist, sind die Schleifspuren auf der Oberfläche des mit der W20-Schleifscheibe geschliffenen superfeinen Hartmetalls schmal und flach, der Boden und die Seiten sind glatt und die Anhebungen auf beiden Seiten sind sehr gering (siehe Abbildung 3a). Nach dem Schleifen mit 280 # Schleifscheibe treten Risse auf der Schleiffläche auf. Die Schleifspuren sind breit und tief und der Boden und die Seiten sind rau mit schuppiger Bruchstruktur (siehe Abb. 3b). Nach dem Schleifen mit 150 #-Schleifscheiben gibt es, obwohl die Tiefe der Schleifspuren auf der Schleiffläche relativ gering ist, mehr Schleiftrümmer und Bruchstrukturen (siehe Abbildung 3c), die offensichtliche Sprödbrucheigenschaften aufweisen.

Analyse und Diskussion

Das Schleifen wird durch eine große Anzahl von Schleifmitteln mit hoher Härte erreicht, die zufällig auf der Oberfläche der Schleifscheibe angeordnet sind. Jedes Schleifkorn kann ungefähr als winziger Fräser angesehen werden. Die Schleiffläche wird durch die Relativbewegung dieser zahlreichen unregelmäßigen Schneidmikrokanten auf der Oberfläche des Grundmaterials gebildet. Daher beeinflussen die Schleifscheibengröße, die Schnitttiefe und die mechanischen Eigenschaften des Grundmaterials zwangsläufig die Morphologie der Schleiffläche und dann die Rauheit der Schleiffläche.

Vor dem Test können die scharfen Diamantschleifmittel zu Kegeln vereinfacht werden, da für jedes Rad die gleiche Abrichtmethode und das gleiche Material verwendet werden. Gleichzeitig kann aufgrund der hohen Steifigkeit des Schleifmaschinensystems und der Kühlwirkung der Schleifflüssigkeit die thermische Verformung der Diamantschleifscheibe in Kontakt mit der Probe während des Schleifens vernachlässigt und die tatsächliche Schnitttiefe durch die ersetzt werden Schnitttiefe der Schleifscheibe einstellen. Dann können beim ebenen Schleifen die von der Schleifscheibe ausgeübte radiale Schleifkraft Fp und die maximale Schnittdicke Hm eines einzelnen Schleifkorns durch die Formel (1) bzw. die Formel (2) erhalten werden.

Schleifparameter

In der Formel ist CF eine Konstante, die sich auf die Art des zu mahlenden Materials bezieht; Vw ist die Geschwindigkeit des Werkstücks, m / min; Vc ist die Geschwindigkeit der Schleifscheibe, m / s; B ist die Schleifbreite, mm; Theta ist der halbe Winkel der Kegeloberseite des Schleifkorns; AP ist die eingestellte Schnitttiefe, Mikron; FA ist der axiale Vorschub, mm; m ist die effektive Anzahl von Schleifkörnern pro Flächeneinheit der Schleifscheibe. D ist der Schleifscheibendurchmesser, mm.

Der Entfernungsmechanismus von harten und spröden Materialien wie Hartmetall und Keramik umfasst üblicherweise die Entfernung unelastischer Verformungen, die Entfernung von Sprödigkeit und das Pulverisieren von Material usw. Er hängt vom Kraftzustand der Schleiffläche während des Schleifens ab. Wenn die normale Belastung der Oberfläche des Grundmaterials unterhalb des Schleifkorns niedriger ist als der kritische Wert der Risse im Material, wird das Grundmaterial durch nicht elastische Verformung wie Gleiten, Pflügen und Spanbildung entfernt. Wenn die normale Belastung der Schleiffläche die kritische normale Belastung überschreitet, bei der die Materialrisse auftreten, bilden die Schleifrisse Keime und erstrecken sich allmählich zur Schleiffläche, und das Material wird durch spröde Mittel wie Schälen und Fragmentieren entfernt. Die härtere Phase im Material wird unter größerer normaler Belastung pulverisiert. Die Bindungsphase mit niedriger Härte wird auf die Oberfläche der pulverförmigen harten Phase aufgetragen und teilweise mit den Ablagerungen der harten Phase entfernt.

Beim Schleifprozess von Hartmetall kann die kritische normale Belastung durch Risse und Ablagerungen ausgedrückt werden als

Schleifparameter

In der Formel ist Lambda eine umfassende Konstante, Lambda_2 * 105; H ist die Härte des Materials; Kc ist die Bruchzähigkeit. Die Formel (1) zeigt, dass unter den gleichen Schleifbedingungen wie Radgeschwindigkeit, Werkstückgeschwindigkeit, Schleifbreite und axialer Vorschub die normale Schleifkraft Fp auf der Oberfläche des Grundmaterials proportional zur Schnitttiefe ist und linear mit der Zunahme von ap zunimmt ;; Die Formel (2) zeigt, dass das maximale Schneiden eines einzelnen Schleifpartikels erreicht wird. Die Dicke nimmt mit zunehmender AP zu und mit zunehmender effektiver Schleifzahl M ab.

In diesem Experiment sind bei gleicher Schnitttiefe (dh gleichem Fp) die normalen Belastungen, die ein einzelnes Schleifmittel auf die Oberfläche des Grundmaterials ausübt, aufgrund der unterschiedlichen Partikelgröße der Diamantschleifscheibe ebenfalls unterschiedlich. Aufgrund einer großen Anzahl wirksamer Schleifmittel ist die normale Belastung, die ein einzelnes Schleifmittel auf die Schleiffläche ausübt, gering. Wenn daher superfeines Hartmetall mit einer W20-Schleifscheibe gemahlen wird, ist sein Entfernungsmodus hauptsächlich eine unelastische Verformung. Gleichzeitig ist aufgrund einer großen Anzahl wirksamer Schleifmittel die maximale Schnittdicke Hm eines einzelnen Schleifmittels relativ gering, und es treten nur geringe Reibung und Pflügen auf der Schleiffläche auf, so dass die Schleiffläche schmale und flache Schleifspuren aufweist. kleinerer Auftrieb (siehe Abb. 3a) und geringere Oberflächenrauheit. Mit zunehmender Größe der Schleifscheibe nimmt die Anzahl der wirksamen Schleifmittel ab und die normale Belastung, die ein einzelnes Schleifmittel auf die Schleiffläche ausübt, nimmt zu. Wenn die Last größer als die kritische Normallast des Rissfragments aus superfeinem Hartmetallmaterial ist, treten Risse und Risse auf der Schleiffläche auf (siehe Abb. 3b). Mit zunehmender Größe der Schleifscheibe wird der Grad der Rissbildung schwerwiegender (siehe Abb. 3c). Der Hauptweg der Materialentfernung ist die Sprödentfernung. Im Vergleich zu Schlupfreibung und leichtem Pflug verschlechtern Risse und Risse die Rauheit der Schleiffläche erheblich, was sich im Messwert der Oberflächenrauheit widerspiegelt. Die Rauheit der Schleiffläche nimmt mit zunehmender Schleifscheibengröße ab (siehe Abb. 1). Aufgrund der unterschiedlichen Materialentfernungsmethoden ist es präzise, dass die Oberflächenrauheit der Schleiffläche beim Schleifen mit der W20-Schleifscheibe stark variiert.

Beim Schleifen mit der gleichen Schleifscheibe und unterschiedlicher Schnitttiefe steigt die normale Schleifkraft Fp der Schleifscheibe mit zunehmender Schnitttiefe und die normale Belastung der Schleiffläche mit zunehmender Einzelschleifpartikel Der Materialabtragsmodus der Schleiffläche von ultrafeinem Hartmetall ändert sich. Wenn die Schnitttiefe AP weniger als 5 Mikron beträgt, ist die normale Belastung, die von einem einzelnen Schleifpartikel auf die Schleiffläche ausgeübt wird, gering. Der Materialentfernungsmodus während des Schleifens ist hauptsächlich das Pflügen bei unelastischer Verformung, die tiefe Schleifspuren auf der Oberfläche erzeugt und auf beiden Seiten eine höhere Anhebung aufweist. Bei AP (> 10 um) wechselt der Materialentfernungsmodus allmählich in den Sprödentfernungsmodus, was zu Rissen und Rissen auf der Oberfläche führt, die mit zunehmender Schnitttiefe immer schwerwiegender werden, so dass die Rauheit der Schleiffläche mit der zunehmend zunimmt Erhöhung der Schnitttiefe. Wenn jedoch AP> 15 Mikrometer ist, beginnt das Oberflächenmaterial des superfeinen Hartmetallmahlens zu pulverisieren und gleichmäßig mit der Co-Phase zu verschmieren, und der Rauheitswert der Mahlfläche nimmt allmählich ab (siehe Fig. 1).

Gemäß Formel (3) hängt die kritische normale Belastung der Schleifrisskeimbildung von Hartmetall mit den physikalischen und mechanischen Eigenschaften des Materials selbst zusammen. Je höher die Bruchzähigkeit oder je geringer die Härte des Materials ist, desto größer ist die kritische Normalbelastung Pc der Rissbildung der Schleiffläche. Im Vergleich zu herkömmlichem Hartmetall mit größerer WC-Partikelgröße weist das ultrafeine Hartmetall eine höhere Härte und eine geringere Bruchzähigkeit auf, und sein Pc ist beim Mahlen viel kleiner. Unter den gleichen Mahlbedingungen ist die Mahlfläche von ultrafeinem Hartmetall leichter zu pulverisieren. Wenn daher die Schnitttiefe einen bestimmten Wert erreicht, nimmt die Rauheit der Schleiffläche allmählich ab und der Pc ist beim Schleifprozess viel kleiner. Unter den gleichen Mahlbedingungen ist die Mahlfläche des ultrafeinen Hartmetalls leichter herzustellen. Wenn daher die Schnitttiefe einen bestimmten Wert erreicht, nimmt die Rauheit der Schleiffläche allmählich ab.

Abschließende Bemerkungen

(1) Bei gleicher Schnitttiefe nimmt die Rauheit der Schleiffläche von superfeinem Hartmetall mit zunehmender Schleifscheibengröße zu. Die Oberflächenrauheit ist beim Schleifen mit einer feinen Diamantschleifscheibe gering.

(2) Beim Schleifen mit der gleichen Schleifscheibe nimmt die Oberflächenrauheit des ultrafeinen Hartmetallschleifens mit zunehmender Schnitttiefe zu. Wenn die Schnitttiefe auf einen bestimmten Wert ansteigt, nimmt die Rauheit der Schleiffläche allmählich ab.

(3) Der Einfluss der Schleifparameter auf die Oberflächenrauheit des ultrafeinen Hartmetallschleifens kann auf den Unterschied der Materialentfernungsmethoden beim Schleifen zurückgeführt werden.

This is this week’s material weekly. I hope it will be helpful to you.