脉冲电磁处理参数对硬质合金服役寿命的影响(2) - 硬质合金杂志社投稿

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脉冲电磁处理参数对硬质合金服役寿命的影响(2)

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表4 正交试验结果因素磁参数电参数磁通密度（T）磁脉冲个数脉冲电压（V）电脉冲组数刀具服役寿命（s ）1 1 5 0.8 10 3258.3试样试样2 1.5 10 0.8 20 4247.2试样3 2 15 0.8 30 3948.3试样4 1 10 1.2 30 3640.8试样5 1.5 15 1.2 10 3482.8试样6 2 5 1.2 20 3886.2试样7 1 15 1.6 20 3256.8试样8 1.5 5 1.6 30 3528.2试样9 2 10 1.6 10 3794.2均值1 3385.3 3557.5 3817.2 3511.7均值2 3752.7 3894.1 3669.9 3796.7均值3 3876.2 3562.6 3526.4 3705.7极差490.9 336.6 290.8 285

（2）脉冲电磁处理对切削力的影响

选取Kistler 9257B三相测力仪测得的主切削力FZ作为评判标准，选取刀具服役寿命提升较大的试样与未处理的样本进行对比，结果见图5。

图5 主切削力对比

图5 中每个点的数据为单次切削过程中切削力的平均值，经过脉冲电磁处理的试样主切削力对比未处理试样都有所减小，刀具服役寿命最好的2号试样切削力几乎最小，其平均值下降了10.3%。

（3）脉冲电磁处理对后刀面磨损量VB值的影响

由于工件长度有限，每次取200mm作为切削长度，每次切削完成后，对后刀面磨损量VB值进行离线检测，选取上文相同试样所得到的试验结果见图6。

图6 磨损量VB值对比

由图6可以看出，经过脉冲电磁处理的试样其磨损量相比未处理试样的磨损量增长速率明显降低。选取2号试样和未处理试样相同切削时间的磨损量图片对比见图7。图7a为未处理试样第15次切削后的后刀面磨损图片，图7b为试样2第15次切削后的后刀面磨损图片。可以看出，未处理试样的磨损光亮带明显更宽更长，分布更广泛，磨损更加严重。

图7 相同切削时间下2号试样与未处理试样后刀面磨损图片对比

5 试验结果分析

（1）磁处理参数对刀具服役寿命的影响

从正交试验结果看，随着磁通密度的增大，试样的服役寿命同步增大，从平均值来看，当磁通密度分别为1.0T，1.5T，2.0T时，其寿命分别增大了25.4%，39.0%，43.6%，最佳参数为2T。考虑到YT类硬质合金中Co元素在磁场的作用下会重新分布，位错运动的激活能大幅降低，位错的运动更容易进行。磁场强度越大，磁致伸缩效应越明显，由磁致伸缩导致的磁致振动为位错运动提供了必要的能量，促进了位错分布的均匀化［6］。残余应力减小，进而增大了刀具服役寿命：对于磁脉冲个数对刀具服役寿命的影响，从平均值看，磁脉冲个数为5，10，15时，其寿命分别增大了31.8%，44.2%，31.9%，可见随着磁脉冲个数的增加，其寿命增加值先增大后减小，最佳参数为10。当脉冲个数太多时，处理时间太长，会造成位错的过量堆叠［7］，反而使得刀具脆性增强，寿命降低。

（2）电处理参数对刀具服役寿命的影响

从正交试验结果看，试样的服役寿命增加值随着脉冲电压升高反而降低。从平均值看，当脉冲电压为0.8V，1.2V，1.6V时，其寿命分别增加了41.3%，35.9%，30.6%，最佳参数为0.8V；试样的服役寿命随着电脉冲组数先增加后减少，从平均值看，当电脉冲组数分别为10，20，30时，其寿命分别增加了30.7%，40.6%，37.2%，最佳参数为20。考虑到电处理参数对寿命影响主要通过电致塑性效应产生，电致塑性效应能使得位错发生增值、运动、蠕变增加，流动应力下降，改善了材料的塑性［3］。但是当电压较大时，焦耳热的产生会使得试样变性，弱化了处理效果，焦耳热所带来的温升可表示为

式中，ρ为材料电阻；I为电流；t为处理时间。

当电流较大，或者处理时间太长即脉冲组数过多时，都会导致刀具温度升高，不利于脉冲电磁处理刀具寿命的提高。

6 结语

（1）脉冲电磁处理时，磁通密度和磁脉冲个数是影响其加工效果的关键因素，脉冲电压和电脉冲组数是次要因素。

（2）YT15硬质合金最佳的脉冲电磁处理参数组合为：磁通密度2T，磁脉冲个数10，脉冲电压0.8V，电脉冲组数20，在此条件下对比未处理样本，刀具服役寿命提高了57.2%。

（3）通过脉冲电磁处理后，YT15刀具主切削力都有所下降，最优下降了10.3%，后刀面磨损速率明显降低。

［1］黄志恒.浅谈我国金属切削刀具的创新与发展［J］.装备技术，2017（4）：137-138.

［2］Yuguang Z，Yunhong L，Qingdong Q，et of outfield in the preparation and working processing of metallic materials［J］.Foundry，2004，53（4）：257-261.

［3］徐学利，郑梗梗，王洪铎，等.电（致）塑性效应在材料加工中的应用研究进展［J］.塑性工程学报，2017（6）：1-7.

文章来源：《硬质合金》网址: http://www.yzhjzzs.cn/qikandaodu/2021/0505/554.html