论文部分内容阅读
金属切削加工在机械制造和加工工业中占有重要的地位。随着金属切除量的增长,加工对象的复杂化、多样化、机械加工效率的日益提高以及自动化水平的提高都对刀具提出了更高的要求。本文利用CO2激光在45钢外圆车刀刀槽多层熔覆制备WC/Co50/Al硬质合金刀片,观察了刀片的宏观形貌,并利用光学显微镜和扫描电子显微镜观察和分析了刀片的微观组织,结合XRD和EDS能谱分析技术分析其物相组成和变化规律,结合普通车床、压电式三向车削测力仪和光学显微镜,进行了切削实验,并与YG8硬质合金刀具综合对比切削性能。结果表明：刀片宏观形貌良好,无裂纹,涂层整体与基材呈冶金结合,多层熔覆过程最终形成致密的涂层,组织主要包括树枝状晶、包状过共晶、枝晶间共晶和块状硬质相颗粒,涂层上部多为块状硬质相颗粒与分解得到的碳化物颗粒和少量树枝状晶组织,涂层中部主要由等轴晶和枝晶间共晶组成,涂层底部则为平面晶、大量粗柱状枝晶及部分枝晶间共晶组成,排布均较为杂乱。从熔覆层底部到顶部WC颗粒呈现梯度分布特征,WC颗粒体积和数量从熔覆层底部到顶部递增。涂层主要由WC、W2C、Al2O3、 Co3W3C、Fe3W3C、CoCr固溶体等物相组成,大量碳化物相和固溶体相形成表明WC颗粒发生分解,Al2O3相的形成表明活性高的Al与熔池中的O优先结合生成化学性质稳定的陶瓷相Al2O3,在一定程度上阻止了O与熔池中的C结合,抑制了气孔的产生。在切削过程中,YG8车刀主切削力小于激光熔覆车刀,且较为稳定,在前刀面形成了稳定的积屑瘤,突出部分的积屑瘤作用于工件表面,在振动下最终形成了较为粗糙的工件表面。而激光熔覆车刀主切削力较大且波动较大,原因是更易于形成积屑瘤,但积屑瘤不稳定,从而引起切削力的波动。激光熔覆车刀主切削力较大因而形成的切削热更大。YG8硬质合金车刀切削过程较为稳定,形成的切屑良好,而激光熔覆车刀在较大的切削热作用下切屑发生严重氧化,易折断,形成了C形切屑。激光制造硬质合金车刀比YG8车刀能形成更小的工件表面粗糙度值。YG8车刀磨损形式主要为磨料磨损,部分为氧化磨损核和扩散磨损；而激光熔覆制备硬质合金车刀的磨损形式为磨料磨损和、粘结磨损、扩散磨损和氧化磨损。