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金属マトリックス複合材料の機械加工特性

Jul 28, 2022

通常、人々は金属マトリックス複合材料を「機械加工が難しい材料」と考えています。 実際、それらは加工中に短い切りくずを形成し、マトリックスは一般にアルミニウム合金です。 切削温度が低いため、被削性が非常に良好です。 主な理由は、添加された粒子が強化されているためです。SiCの硬度は3000-3500 HVと同じくらい高いなど、材料の硬度は非常に高いです。 硬質粒子はマトリックス内に分布しており、砥石車の砥粒と同様に、工具の刃先をこすって衝撃を与え、刃先を急速に摩耗させます。 硬質粒子の硬度が高いほど、粒子のサイズが大きくなり、粒子の数が多いほど、工具の摩耗が速くなります。 その結果、従来の超硬工具での加工は難しく、工具寿命が短くなるか、まったく使用できなくなります。


日本の学者は超硬工具 (ブランド K10) を使用して、A390 過共晶シリコン-アルミニウム合金とシリコン含有量 16 パーセント -18 パーセントの鋳鉄を回転させました。 激しいアブレシブ摩耗により故障し、寿命は鋳鉄の切削の 1/3 以下です。 切削材料を SiC ウィスカー強化アルミニウム合金に置き換えると、高シリコン アルミニウム合金を切削するよりも工具の摩耗がはるかに早くなります。 コーティングされた超硬工具を使用した機械加工などでは、複合材料の硬質粒子がコーティングを介して急速に摩耗し、超硬マトリックスに急速に拡大して工具の破損を引き起こします。 ダイヤモンドは世界で最も硬いことが知られている物質であり、その実際の使用により、金属マトリックス複合材の加工に最適な工具材料であることが証明されています. ダイヤモンドを使用して金属マトリックス複合材料を加工すると、切削速度は800〜1000m / minに達し、工具寿命は超硬合金の数倍または数十倍になり、表面粗さの値は小さく、到達できますRa0.025-0.012µm . これは、ダイヤモンドが高硬度(最大10000HV)、優れた耐摩耗性を備えているだけでなく、鋭い刃先を長期間維持できるため、刃先粗さの値が小さく、摩擦係数が低く、耐溶着性が高く、高いためです。熱伝導率、切削工具への固着や構成刃先の発生が容易ではないため、機械の表面品質は他の工具よりもはるかに優れています。


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