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                陶瓷美工刀片簡介與歷史
                - 2019-08-20-

                        陶瓷美工刀片的出現改變了美工刀行業對材料的看法,我們今天一起來了解下什么是陶瓷刀具?

                      陶瓷刀具是利用屬于非金屬材料的特種陶瓷原料加工而成,由于控制了原料純度和顆粒尺寸細化,并添加了各種碳化物、氮化物、硼化物和氧化物等改善其性能,同時通過顆粒、晶須、相變、微裂紋和幾種增韌機理的協同作用提高其斷裂韌性,不僅使抗彎強度提高到0.9~1.0GPa(高的可達1.3-1.5GPa),而且斷裂韌度和抗沖擊性能都有很大提高,應用范圍日益擴大,從原來用于航天航空等高尖端科技領域,擴大到工業陶瓷刀具,近兩年廣泛用于民用陶瓷刀近兩年已出現在民用陶瓷刀具,不但具有超過鋼性刀具鋒利,而且耐酸堿、不導電,對食品無化學反映,是典型的綠色產品,可在冰凍條件下切削肉類和其他食品,切削水果不變色,切洋蔥不刺眼等特性。在工業上除可用于一般的精加工和半精加工外,也可用于沖擊負荷下的粗加工,在國際上公認為是提高生產效率最有潛質的刀具。

                      陶瓷刀具有氧化鋁(Al2O3)氧化鋯(ZrO2)基和氮化硅(Si3N4)基等,具有工效高、使用壽命長和加工質量好等特點。過去由于抗彎強度低、脆性大,長期以來主要作為精加工刀具,占各類刀具材料中的比重很小。但近幾年來,目前,陶瓷刀具能以200~1000m/min的切削速度高速加工鋼、鑄鐵及其合金等材料,刀具壽命比硬質合金高幾倍、甚至幾十倍。如德國Guhring公司推出的RT200系列整體陶瓷鉆頭和陶瓷立銑刀,精加工切削速度為1000m/min。同時,它的出現使傳統的工藝概念發生變化,利用陶瓷刀具可直接以車、銑代替磨削(或拋)對淬硬零件加工,可用單一工序代替多道工序,大大縮短工藝流程。在生產中既能用于一般的車、鏜和銑削加工,更成功地用于精密孔的加工。除可在普通機床使用外,也能有效地用于數控機床等高效設備。與金剛石和CBN(立方氮化硼)等超硬刀具相比,陶瓷的價格相對較低,因此有人認為:“隨著現代陶瓷刀具材料性能的不斷改進,今后它將與涂層硬質合金刀具、金剛石和CBN等超硬刀具一起成為高速加工三種主要刀具?!?/p>

                      陶瓷刀具的出現背景:

                      刀具是機械制造中用于切削加工的工具,又稱切削工具。廣義的切削工具既包括刀具,還包括磨具。絕大多數的刀具是機用的,但也有手用的。由于機械制造中使用的刀具基本上都用于切削金屬材料,所以“刀具”一詞一般就理解為金屬切削刀具。切削木材用的刀具則稱為木工刀具。

                      刀具的發展在人類進步的歷史上占有重要的地位。中國早在公元前28~前20世紀,就已出現黃銅錐和紫銅的錐、鉆、刀等銅質刀具。戰國后期(公元前三世紀),由于掌握了滲碳技術,制成了銅質刀具。當時的鉆頭和鋸,與現代的扁鉆和鋸已有些相似之處。

                      然而,刀具的快速發展是在18世紀后期,伴隨蒸汽機等機器的發展而來的。1783年,法國的勒內首先制出銑刀。1792年,英國的莫茲利制出絲錐和板牙。有關麻花鉆的發明最早的文獻記載是在1822年,但直到1864年才作為商品生產。

                      那時的刀具是用整體高碳工具鋼制造的,許用的切削速度約為5米/分。1868年,英國的穆舍特制成含鎢的合金工具鋼。1898年,美國的泰勒和.懷特發明高速鋼。1923年,德國的施勒特爾發明硬質合金。

                      在采用合金工具鋼時,刀具的切削速度提高到約8米/分,采用高速鋼時,又提高兩倍以上,到采用硬質合金時,又比用高速鋼提高兩倍以上,切削加工出的工件表面質量和尺寸精度也大大提高。

                      由于高速鋼和硬質合金的價格比較昂貴,刀具出現焊接和機械夾固式結構。1949~1950年間,美國開始在車刀上采用可轉位刀片,不久即應用在銑刀和其他刀具上。1938年,德國德古薩公司取得關于陶瓷刀具的專利。1972年,美國通用電氣公司生產了聚晶人造金剛石和聚晶立方氮化硼刀片。這些非金屬刀具材料可使刀具以更高的速度切削。

                      1969年,瑞典山特維克鋼廠取得用化學氣相沉積法,生產碳化鈦涂層硬質合金刀片的專利。1972年,美國的邦沙和拉古蘭發展了物理氣相沉積法,在硬質合金或高速鋼刀具表面涂覆碳化鈦或氮化鈦硬質層。表面涂層方法把基體材料的高強度和韌性,與表層的高硬度和耐磨性結合起來,從而使這種復合材料具有更好的切削性能。

                      陶瓷刀具的發展歷史:

                      早在1912-1913年.英國和德國己出現了氧化鋁陶瓷刀具(但陶瓷刀具的專利則由德國德古薩公司于1938年取得).在生產上的應用則始于1950年。由于其強度、韌度低.較長時期內僅限于做連續切削精加工用.且切削速度和進給量都較低。直到1968年才出現第2代陶瓷刀具-復合氧化鋁刀具.在強度和韌度上較之氧化鋁刀具有了明顯提高.可以在較高的速度和較大的進給量下切削各種工件.得到了較廣泛的應用。

                      20世紀70年代末80年代初國際出現了第3代陶瓷刀具-氮化硅陶瓷刀具。這類陶瓷刀具有比復合氧化鋁刀具更高的韌性、抗沖擊性、高溫強度和抗熱震性。陶瓷刀片在各工業發達國家的產量增長很快。

                      我國自20世紀60年代中開始批量生產復合氧化鋁刀片.目前年生產量為14-15萬片。氧化硅陶瓷刀片雖自20世紀70年代中就開始研究.由于性能欠佳.不能滿足需求。近幾年來.隨著對高溫結構陶瓷領域研究的不斷深入.使氮化硅陶瓷的性能有了很大提高.從而使氮化硅陶瓷刀具在我國迅速發展起來。

                 


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