有哪些方法可以檢測硬質(zhì)合金刀具的韌性？

來源：發(fā)布時(shí)間：2024-09-20

以下是一些檢測硬質(zhì)合金刀具韌性的方法：

### 一、力學(xué)性能測試

1. **彎曲試驗(yàn)**

- **原理**：

- 將硬質(zhì)合金刀具試樣（通常為矩形或圓形截面的棒狀試樣）放在彎曲試驗(yàn)裝置上，在試樣的中部施加一個(gè)集中力，使試樣產(chǎn)生彎曲變形，直至試樣斷裂。通過測量試樣斷裂時(shí)的彎曲力、彎曲撓度等參數(shù)來評估刀具的韌性。

- **應(yīng)用示例**：

- 對于一些硬質(zhì)合金刀具的刀片材料，可以制備成標(biāo)準(zhǔn)尺寸的試樣（如長100mm、寬10mm、厚5mm的矩形試樣）進(jìn)行三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，計(jì)算出彎曲強(qiáng)度等指標(biāo)，彎曲強(qiáng)度越高，通常表示刀具在承受彎曲應(yīng)力時(shí)的韌性越好。

2. **沖擊試驗(yàn)**

- **原理**：

- 沖擊試驗(yàn)包括夏比沖擊試驗(yàn)和擺錘沖擊試驗(yàn)等。在夏比沖擊試驗(yàn)中，將帶有缺口的硬質(zhì)合金刀具試樣固定，然后用擺錘沖擊試樣，使試樣瞬間受到?jīng)_擊載荷而斷裂。通過測量擺錘沖擊試樣前后的能量差（沖擊吸收功）來衡量刀具的韌性。沖擊吸收功越大，表明刀具在受到?jīng)_擊時(shí)吸收能量的能力越強(qiáng)，即韌性越好。

- **應(yīng)用示例**：

- 對于一些小型的硬質(zhì)合金刀具，可以制備成標(biāo)準(zhǔn)的夏比沖擊試樣（如55mm×10mm×10mm，帶有2mm深的V形缺口）進(jìn)行試驗(yàn)。在加工過程中容易受到?jīng)_擊的硬質(zhì)合金刀具，如用于斷續(xù)切削的刀具，沖擊試驗(yàn)是評估其韌性的重要方法。

### 二、微觀結(jié)構(gòu)分析

1. **金相分析**

- **原理**：

- 通過對硬質(zhì)合金刀具的金相組織進(jìn)行觀察和分析，了解硬質(zhì)相（如碳化鎢）和粘結(jié)相（如鈷）的分布、晶粒大小、形狀以及它們之間的界面情況等微觀結(jié)構(gòu)特征。均勻的微觀結(jié)構(gòu)、合適的晶粒尺寸和良好的相界面結(jié)合有助于提高刀具的韌性。

- **應(yīng)用示例**：

- 采用金相顯微鏡觀察硬質(zhì)合金刀具的金相組織。如果發(fā)現(xiàn)硬質(zhì)相晶粒大小不均勻，存在較大的晶粒團(tuán)聚現(xiàn)象，可能會導(dǎo)致刀具在受力時(shí)應(yīng)力集中，韌性降低。相反，均勻細(xì)小的硬質(zhì)相晶粒和連續(xù)分布的粘結(jié)相通常與較好的韌性相關(guān)。

2. **掃描電子顯微鏡（SEM）分析**

- **原理**：

- SEM可以提供更高分辨率的微觀圖像，能夠觀察到硬質(zhì)合金刀具表面和斷口的微觀形貌。通過分析斷口的形貌特征，如裂紋的擴(kuò)展路徑、斷口的微觀結(jié)構(gòu)（是脆性斷裂的解理面還是韌性斷裂的韌窩等），來判斷刀具的韌性。

- **應(yīng)用示例**：

- 當(dāng)對硬質(zhì)合金刀具進(jìn)行沖擊試驗(yàn)或彎曲試驗(yàn)后的斷口進(jìn)行SEM分析時(shí)，如果在斷口上觀察到大量的韌窩結(jié)構(gòu)，這表明刀具在斷裂過程中發(fā)生了一定程度的塑性變形，具有較好的韌性；如果主要是解理面，則可能表示刀具韌性較差，以脆性斷裂為主。

### 三、實(shí)際加工測試

1. **模擬加工試驗(yàn)**

- **原理**：

- 在模擬實(shí)際加工條件的設(shè)備上，使用硬質(zhì)合金刀具進(jìn)行切削、鉆孔、銑削等操作。通過監(jiān)測刀具在模擬加工過程中的磨損情況、破損情況以及加工精度等指標(biāo)，間接評估刀具的韌性。韌性好的刀具在模擬加工過程中能夠更好地承受切削力、沖擊力等，不易出現(xiàn)崩刃、過度磨損等問題。

- **應(yīng)用示例**：

- 例如，在模擬銑削加工的試驗(yàn)臺上，設(shè)置與實(shí)際銑削加工相似的切削參數(shù)（如切削速度、進(jìn)給量、切削深度等），使用待檢測的硬質(zhì)合金銑刀進(jìn)行加工。經(jīng)過一定時(shí)間或加工量后，檢查刀具的磨損量、切削刃的完整性以及加工表面的粗糙度等。如果刀具磨損均勻、切削刃完整且加工表面粗糙度符合要求，說明刀具在模擬加工過程中能夠較好地適應(yīng)加工條件，具有較好的韌性。

2. **實(shí)際加工驗(yàn)證**

- **原理**：

- 將硬質(zhì)合金刀具應(yīng)用于實(shí)際的生產(chǎn)加工中，根據(jù)刀具在長時(shí)間、大規(guī)模生產(chǎn)加工中的表現(xiàn)來判斷其韌性。實(shí)際生產(chǎn)加工中會遇到各種復(fù)雜的工況，如不同的工件材料、不同的加工工藝要求等，刀具在實(shí)際加工中的耐用性、穩(wěn)定性等與韌性密切相關(guān)。

- **應(yīng)用示例**：

- 在汽車零部件制造企業(yè)中，將新的硬質(zhì)合金刀具用于發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的加工。在連續(xù)的生產(chǎn)線上，觀察刀具的使用壽命、加工精度的保持情況以及是否容易出現(xiàn)崩刃等故障。如果刀具能夠在較長時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定工作，保持良好的加工精度，且很少出現(xiàn)崩刃等韌性不足導(dǎo)致的問題，就說明該刀具具有較好的韌性。

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