Ta thấy rằng phần vật liệu cứng trong dụng cụ cắt tăng lờn, do đú tớnh chịu mài mũn, tớnh chịu nhiệt tăng, tăng tuổi bền dụng cụ và do đú tăng được tốc độ cắt.
Khả năng cắt của vật liệu Nitrit Bo trong bảng là rất cao và đang được ứng dụng khỏ phổ biến trong gia cụng vật liệu cú độ cứng cao cũng như trong tiện cứng.
Vật liệu
Thụng số VonframCacbit nhõn tạoGốm sứ
CBN Kim cương
nhõn tạo
Khối lượng riờng (g/cm3) 6.0-15.0 3.8-7.0 3.4-4.3 3.5-4.2 Độ cứng (HV 30) 1300-1700 1400-2400 3000-4500 4000-7000 Modul đàn hồi (GPa) 430-630 300-400 580-680 680-890 Giới hạn bền (Mpam1/2) 8-18 2-7 6.7 8.89 Độ bền nhiệt (°C) 800-1200 1300-1800 1500 600 Hệ số truyền nhiệt (W/mK) 100 30-40 40-200 560 Hệ số gión nở vỡ nhiệt (10-6K-1) 5.0-7.5 7.4-9.0 3.6-4.9 0.8
Bảng 1.2. Tớnh chất cơ - nhiệt một số vật liệu dụng cụ
Lớp phủ Thụng số
TiN TiCN TiAlN Diamond
Độ cứng 2400 3500 3300 800 Khả năng dẫn nhiệt (kW/mK) 0,07 0,1 0,05 lớn Điệntrở (∝− Ωcm) 25 68 1.1022 nhỏ Hệ số ma sỏt 0,4 0,25 0,3 Nhiệt sử dụng (0C ) <500 <400 <800 Mật độ (g / cm3 ) 5,2 4,93 5,1 3,5 Mụ đun đàn hồi E ( kN / mm 2 ) 256 350 - 800
Màu vàng nõu xanh đen nõu
Cụ thể Nitrit Bo lập phương đa tinh thể (PCBN) được coi là vật liệu cú độ cứng cao nhất chỉ sau kim cương nhưng ạl i cú độ bền nhiệt cao hơn kim cương (15000C) [25]. Bảng 1.1 và 1.2 thể hiện tớnh chất cơ - nhiệt của vật liệu dụng cụ CBN so với một số loại vật liệu dụng cụ cú tớnh năng cắt cao khỏc (Cacbit Vonfram, gốm sứ nhõn tạo và kim cương nhõn tạo).
Cỏc nghiờn cứu đó chứng tỏ rằng khoảng 98% - 99% cụng suất cắt biến thành nhiệt từ ba nguồn nhiệt: vựng tạo phoi (quanh mặt phẳng trượt AB), mặt trước (AC) và mặt sau (AD) như trờn hỡnh 1.10a.
Hỡnh vẽ 1.10. (a) Sơ đồ hướng cỏc nguồn nhiệt
(b) Ba nguồn nhiệt và sơ đồ truyền nhiệt trong cắt kim loại
Cỏc nguồn nhiệt này truyền vào dao, phoi, phụi và mụi trường với tỷ lệ khỏc nhau phụ thuộc vào chế độ cắt và tớnh chất nhiệt của hệ thống dao, phoi, phụi và mụi trường [1], [6]. Thực tế vận tốc cắt là nhõn tố ảnh hưởng lớn nhất đến tỷ lệ này, khi cắt với vận tốc cắt đủ lớn phần lớn nhiệt cắt truyền vào phoi (hỡnh vẽ 1.10.b) [1].
Gọi Q là tổng nhiệt lượng sinh ra trong quỏ trỡnh cắt:
Theo định luật bảo toàn năng lượng thỡ lượng nhiệt này sẽ truyền vào hệ thống phoi, dao, phụi và vào mụi trường theo cụng thức sau:
Q = Qphoi + Qdao + Qphụi +Qmụi trường (1-14) Với lưu ý rằng tốc độ truyền nhiệt vào mụi trường cú thể coi như khụng đỏng kể trong tớnh toỏn khi mụi trường cắt là khụng khớ.