초 미세 초경합금의 표면 연삭에 매주 새로운 재료가 있습니다. 이 글을 읽으려면 약 15 분이 소요됩니다

이 기사의 개요 : 초 미세 초경합금의 연삭 실험은 다이아몬드 그라인딩 휠이있는 평면 그라인더에서 수행되었다. 주사 전자 현미경에 의해 연마 표면 형태를 관찰하고 표면 거칠기는 표면 거칠기 테스터로 측정 하였다. 초 미세 초경합금 연삭의 표면 거칠기에 대한 연삭 파라미터의 영향을 분석했습니다. 결과는 초정밀 초경합금의 연삭 표면 거칠기가 동일한 절삭 깊이에서 연삭 휠 크기가 증가함에 따라 증가한다는 것을 보여줍니다. 동일한 입자 크기의 그라인딩 휠로 연삭 할 때, 초경 초경합금 연삭의 표면 거칠기는 절삭 깊이가 증가함에 따라 증가합니다. 절삭 깊이가 특정 값으로 증가하면 표면 거칠기가 점차 감소합니다.

소개

WC-Co 초경합금은 기존의 공구 재료입니다. 최근에는 절삭 기술의 지속적인 개발로 공구 재료의 강도, 경도 및 내마모성에 대한 요구가 점점 높아지고 있습니다. 초정밀 초경합금 (WC 입자 크기 0.1-0.6 um)은 기존의 구조용 초경합금에 비해 강도, 경도 및 내마모성이 높기 때문에 공구 제조 산업에 널리 사용됩니다.

연삭 매개 변수

초경합금 공구를 생산하는 주요 방법은 다이아몬드 연삭 휠을 사용한 연삭입니다. 많은 연구 결과에 따르면 연삭 표면 거칠기는 초경 공구의 절삭 성능과 수명에 중요한 영향을 미칩니다. 현재까지 국내외에서 초경합금의 연삭 연구는 주로 전통적인 구조의 초경합금 연삭 공정 및 표면 품질 관리에 중점을두고 있으며, 초 미세 초경합금, 특히 연삭 표면 거칠기의 연삭 공정은 거의 연구되지 않고 있습니다. 따라서, 연삭 실험을 통해 초정밀 초경합금 연삭의 표면 거칠기에 대한 연삭 휠 크기 및 절삭 깊이의 영향을 최적화하기위한 기초를 제공하기 위해 주사 전자 현미경 (SEM) 및 표면 거칠기 시험기로 논의합니다. 초 미세 초경합금의 연삭 공정.

시험 재료 및 방법

시험 재료

테스트 재료는 HIP 기술로 소결 된 초미립자 WC-Co 초경합금입니다. 샘플 크기는 10mm x 10mm x 10mm입니다. 화학적 조성 및 기계적 특성이 표 1에 제시되어있다.

시험 재료의 화학적 조성 및 기계적 성질

연삭 매개 변수

샘플은 정밀 평면 클램프로 고정하고 표면 그라인더 모델 M7120에서 연마합니다. 사용 된 그라인딩 휠은 외경 250 mm, 폭 25 mm 및 다이아몬드 층 두께 8 mm의 수지 결합 다이아몬드 플랫 그라인딩 휠이다. 냉각제는 물과 유화 오일의 혼합물입니다. 실험적인 분쇄 변수는 표 2에 나와 있습니다.

연삭 매개 변수

분쇄 시험 후, 샘플을 초음파 세정기에서 무수 아세톤으로 30 분 동안 세정하고 열풍으로 건조시켰다. 후면 반사 검출기를 갖는 주사 전자 현미경을 사용하여 샘플의 연삭 표면 형태를 관찰 하였다. 표면 거칠기 시험기를 사용하여 샘플의 분쇄 표면 거칠기를 분쇄 방향에 수직 인 방향을 따라 측정 하였다. 샘플링 단계는 0.25 mm이고, 평가 길이는 단계의 4 배였다. 각 샘플을 6 회 측정하고 결과를 평균화 하였다.

검사 결과

그림 1은 동일한 절삭 깊이 (ap = 10 um)에서 연삭 휠 크기에 따른 연삭 표면 거칠기의 변화를 보여줍니다. 그래프로부터 동일한 절삭 깊이에서 연삭 휠 크기가 증가함에 따라 연삭 표면 거칠기가 증가 함을 알 수있다. 그러나 표면 거칠기에 대한 휠 휠 크기의 영향은 다릅니다. 280 # 그라인딩 휠을 사용하는 150 # 그라인딩 휠과 비교하여 W20 그라인딩 휠을 사용하는 동안 표면 거칠기의 변화는 더 작고 표면 거칠기의 변화는 더 큽니다. 그림 2는 동일한 연삭 휠 (150 #)로 연삭 할 때 절삭 깊이 AP에 따른 표면 거칠기의 변화를 보여줍니다. 그래프로부터 AP가 15 미크론 미만일 때 AP의 증가에 따라 연삭 표면의 거칠기가 대략 선형으로 증가 함을 알 수있다. 그러나 AP> 15um 인 경우, 전단 깊이가 증가함에 따라 연삭 표면 거칠기가 점차 감소하는데, 이는 기존 구조의 초경합금의 연삭 시험 결과와 분명히 다릅니다.

연삭 매개 변수

표면 거칠기는 연삭 표면 형태를 직접 반영합니다. 초 미립 초경합금의 연삭 표면 거칠기에 영향을 미치는 상기 파라미터의 원인을 분석하기 위해, 연삭 샘플의 표면 형태는 후면 반사 전자 검출기를 갖는 SEM에 의해 관찰되었다. 그림 3은 동일한 절삭 깊이에서 다른 다이아몬드 그라인딩 휠을 사용하여 샘플 그라운드의 연삭 표면 형태의 후면 반사 전자 이미지를 보여줍니다. 그림에서 알 수 있듯이 W20 그라인딩 휠에 의한 초 미세 초경합금 연삭 표면의 연삭 마크는 좁고 얕으며, 바닥과 측면이 매끄럽고, 양 측면의 리프트는 매우 작습니다 (그림 3a 참조). 280 # 연삭 휠로 연삭 한 후 연삭 표면에 균열이 나타납니다. 그라인딩 마크는 넓고 깊으며 바닥과 측면은 비늘 모양의 파단 구조로 거칠다 (그림 3b 참조). 150 # 그라인딩 휠로 그라인딩 한 후, 그라인딩 표면의 그라인딩 마크 깊이는 비교적 얕지만 더 많은 그라인딩 파편 및 파절 구조가 있으며 (그림 3c 참조), 명백한 취성 파열 특성을 보여줍니다.

분석 및 토론

연삭은 연삭 휠의 표면에 무작위로 배열 된 다수의 고경도 연마재에 의해 달성됩니다. 각 연마 입자는 대략 작은 커터로 간주 될 수 있습니다. 연삭 표면은 분쇄 된 표면의 표면에있는 이러한 수많은 불규칙한 절단 마이크로 에지의 상대 운동에 의해 형성됩니다. 따라서, 연삭 휠 크기, 절삭 깊이 및 분쇄 물의 기계적 특성은 불가피하게 연삭 표면 형태에 영향을 미치며, 연삭 표면 거칠기에 영향을 줄 것이다.

테스트 전에, 날카로운 다이아몬드 연마재는 각 휠에 동일한 드레싱 방법과 재료가 사용되기 때문에 원뿔로 단순화 될 수 있습니다. 동시에 연삭기 시스템의 강성이 높고 연삭 유체의 냉각 효과로 인해 연삭 중 샘플과 접촉하는 다이아몬드 연삭 휠의 열 변형을 무시할 수 있으며 실제 절삭 깊이는 연삭 휠의 절삭 깊이를 설정하십시오. 그 후, 평면 연삭 공정에서, 연삭 휠에 의해 발휘되는 반경 방향 연삭 력 (Fp) 및 단일 연마 입자의 최대 절삭 두께 (Hm)는 각각 식 (1) 및 식 (2)에 의해 얻어 질 수있다.

연삭 매개 변수

공식에서 CF는 분쇄되는 재료의 유형과 관련된 상수입니다. Vw는 공작물의 속도, m / min입니다. Vc는 연삭 휠의 속도, m / s; B는 연삭 폭, mm이며; 세타는 연마 입자의 원뿔 상단의 절반 각도입니다. AP는 설정된 절삭 깊이, 미크론입니다. FA는 축 방향 이송 mm이며; m은 연삭 휠의 단위 면적당 연마 입자의 유효 개수입니다. D는 연삭 휠 직경, mm입니다.

초경합금 및 세라믹과 같은 단단하고 부서지기 쉬운 재료의 제거 메커니즘에는 일반적으로 비탄성 변형 제거, 취성 제거 및 재료 분말 등이 포함됩니다. 이는 연삭 중 연삭 표면의 힘 조건에 따라 다릅니다. 연마 입자 아래의지면 재료 표면의 정상 하중이 재료의 균열의 임계 값보다 낮은 경우,지면 재료는 슬라이딩, 쟁기 및 칩 형성과 같은 비탄성 변형에 의해 제거됩니다. 연삭 표면의 정상 하중이 재료 균열이 발생하는 임계 정상 하중을 초과하면, 분쇄 균열이 핵화되어 점차 연삭 표면으로 확장되고, 재료는 박리 및 단편화와 같은 취성 수단에 의해 제거된다. 재료의 단단한상은 더 큰 정상 하중 하에서 분말 화됩니다. 저경도 결합상은 분말 경질상의 표면에 코팅되고 경질 부스러기로 부분적으로 제거 될 것이다.

초경합금의 연삭 공정에서 균열 및 잔해에 의해 생성 된 임계 정상 하중은 다음과 같이 표현 될 수 있습니다.

연삭 매개 변수

공식에서 lambda는 포괄적 인 상수 lambda_2 * 105입니다. H는 재료의 경도이며; Kc는 파괴 인성입니다. 식 (1)은 휠 속도, 공작물 속도, 연삭 폭 및 축 이송과 동일한 연삭 조건에서 분쇄 된 재료 표면의 수직 연삭 력 Fp가 절삭 깊이에 비례하고 ap가 증가함에 따라 선형으로 증가 함을 보여줍니다 ; 식 (2)는 단일 연마 입자의 최대 절단이 달성됨을 보여준다. 두께는 AP의 증가에 따라 증가하고 유효 연마재 수 M의 증가에 따라 감소합니다.

이 실험에서, 동일한 절삭 깊이 (즉, 동일한 Fp) 하에서, 분쇄 된 재료의 표면에 단일 연마재에 의해 가해지는 정상 하중은 또한 다이아몬드 그라인딩 휠의 입자 크기가 다르기 때문에 상이하다. 다수의 효과적인 연마재로 인해 연삭 표면에 단일 연마재로 가해지는 정상 하중이 작습니다. 따라서 초 미세 초경합금이 W20 그라인딩 휠에 의해 연마 될 때, 제거 모드는 주로 비탄성 변형입니다. 동시에, 다수의 효과적인 연마재로 인해, 단일 연마재의 최대 절단 두께 (Hm)는 비교적 작고, 연마 표면에서 약간의 마찰 및 쟁기 만이 발생하므로, 연마 표면은 좁고 얕은 연마 마크를 가지며, 더 작은 향상 (그림 3a 참조), 더 낮은 표면 거칠기. 연삭 휠 크기가 증가하면 유효 연마재 수가 감소하고 연삭 표면에 단일 연마재로 가해지는 일반 하중이 증가합니다. 하중이 초 미세 초경합금 재료의 균열 파편의 임계 정상 하중보다 클 때, 분쇄 표면에 균열과 균열이 나타나기 시작합니다 (그림 3b 참조). 연삭 휠 크기가 증가하면 크랙 정도가 더 심각해집니다 (그림 3c 참조). 재료 제거의 주요 방법은 취성 제거입니다. 슬립 마찰 및 약간의 쟁기와 비교할 때, 균열 및 균열은 연삭 표면의 거칠기를 심각하게 악화 시키며, 이는 표면 거칠기의 측정 값에 반영된다. 연삭 휠 크기가 증가하면 연삭 표면의 거칠기가 감소합니다 (그림 1 참조). W20 그라인딩 휠로 연삭 할 때 연삭 표면의 표면 거칠기가 크게 변하는 재료 제거 방법의 차이로 인해 정확합니다.

동일한 연삭 휠과 다른 절삭 깊이로 연삭하는 경우 절삭 깊이가 증가함에 따라 연삭 휠의 수직 연삭 력 Fp가 증가하고 단일 연삭 입자의 증가에 따라 연삭 표면의 수직 하중이 증가합니다. 초 미세 초경합금 연삭 표면의 재료 제거 모드. 절삭 깊이 (AP)가 5 미크론 미만인 경우, 연삭 표면 상에 단일 연마 입자에 의해 가해지는 정상 하중은 작다. 연삭 중 재료 제거 모드는 주로 비탄성 변형으로 쟁기질을 일으켜 표면에 깊은 연삭 자국이 생기고 양쪽에서 더 높은 상승력을 갖습니다. AP (> 10 um) 인 경우 재료 제거 모드가 점차 취성 제거 모드로 변경되어 표면에 균열 및 균열이 발생하여 절삭 깊이가 증가함에 따라 점점 심각해 지므로 연마 표면 거칠기가 점차 증가합니다. 절삭 깊이 증가. 그러나, AP가 15 미크론 인 경우, 초 미세 초경합금 연삭의 표면 재료는 분말 화되기 시작하고 Co 상으로 균일하게 번지고, 연삭 표면의 거칠기 값은 점차 감소한다 (도 1 참조).

식 (3)에 따르면, 초경합금의 분쇄 균열 핵 생성의 임계 정상 하중은 재료 자체의 물리적 및 기계적 특성과 관련이있다. 파괴 인성이 높거나 재료의 경도가 낮을수록 연삭 표면 균열의 임계 정상 하중 Pc가 커집니다. 더 큰 WC 입자 크기를 갖는 종래 구조의 초경합금과 비교하여, 초 미세 초경합금은 더 높은 경도 및 더 낮은 파괴 인성을 가지며, Pc는 연삭 공정에서 훨씬 더 작다. 동일한 분쇄 조건에서 초 미세 초경합금의 분쇄 표면은 분말 생산이 더 쉽습니다. 따라서, 절삭 깊이가 특정 값에 도달하면, 연삭 표면의 거칠기가 점차 감소하고, 연삭 공정에서 Pc는 훨씬 더 작다. 동일한 분쇄 조건에서 초 미세 초경합금의 분쇄 표면이 분말을 생산하기가 더 쉽습니다. 따라서, 절삭 깊이가 특정 값에 도달하면, 연삭 표면의 거칠기가 점차 감소한다.

끝 맺는 말

(1) 동일한 절삭 깊이에서 초 미세 초경합금의 연삭 표면 거칠기는 연삭 휠 크기가 증가함에 따라 증가합니다. 미세 다이아몬드 연삭 휠로 연삭 할 때 표면 거칠기가 낮습니다.

(2) 같은 크기의 그라인딩 휠로 연삭 할 때, 초경 초경합금 연삭의 표면 거칠기는 절삭 깊이가 증가함에 따라 증가합니다. 절삭 깊이가 특정 값으로 증가하면 연삭 표면 거칠기가 점차 감소합니다.

(3) 초 미세 초경합금 연삭의 표면 거칠기에 대한 연삭 파라미터의 영향은 연삭 중 재료 제거 방법의 차이로 인한 것일 수 있습니다.

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