与所有人造制品一样,制造切削刀片首先要解决原材料的问题,即确定刀片材料的成分与配方。现在的大部分刀片都是由硬质合金制成,其主要成分为碳化钨(WC)和钴(Co)。WC是刀片中的硬质颗粒,而Co作为结合剂可使刀片成形。
改变硬质合金特性最简单的方法就是通过改变所用WC颗粒的晶粒尺寸。用粒度较大(3-5μm)的WC颗粒制备的硬质合金材料硬度较低,比较容易磨损;用粒度较小(<1μm)的WC颗粒则可以生产出硬度较高、耐磨性较好,但脆性也较大的硬质合金材料。在加工硬度非常高的金属材料时,采用细晶粒硬质合金刀片可能会获得最理想的加工效果。而另一方面,粗晶粒硬质合金刀片在断续切削或其他对刀片韧性要求较高的加工中性能更为优越。
控制硬质合金刀片特性的另一种方法是改变WC与Co的含量比例。与WC相比,Co的硬度低得多,但韧性更好,因此,减少Co含量将获得硬度更高的刀片。当然,这再一次提出了综合平衡的问题——硬度更高的刀片具有更好的耐磨性,但其脆性也更大。根据具体的加工类型,选择适当的WC晶粒尺寸和Co含量比,需要相关的科学知识和丰富的加工经验。
通过应用梯度材料技术,在一定程度上可以避免在
刀片强度与韧性之间进行妥协取舍。这项全球主要刀具制造商均已普遍应用的技术包括,在刀片的外层采用比内层更高的Co含量比。更具体地说,就是在刀片的外层(厚度为15-25μm)增大Co含量,以提供类似于“缓冲区”的作用,使刀片可以承受一定的冲击而不会破裂。这就使刀片的刀体可以获得采用强度更高的硬质合金成分才能实现的各种优异性能。
一旦确定了原材料的粒度、成分等技术参数,就可以开始切削刀片的实际制造流程。首先将符合配比的钨粉、碳粉和钴粉放入一个尺寸与洗衣机差不多大的碾磨机中,将粉料碾磨到所需要的粒度,并将各种材料均匀混合。在碾磨过程中加入酒精和水,制备出一种浓稠的黑色浆料。然后将这种浆料放入一台旋风干燥机中,将其中的液体蒸发以后,就获得了团块状的粉料,并将其贮存起来。