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刀具的技术与发展

更新日期:2016-9-8    点击:523
中国未来的刀具技术和市场将如何发展?这是一个仁者见仁,智者见智的问题。依我看,我们的刀具发展首先也会在提高效率上下功夫。因为提高加工效率,必将成为刀具用户的一个重要考量。
  
  刀具用户对于提高加工效率的要求,某种程度上是基于社会发展和国际环境发展的要求。从2000年至2010年期间,无锡、上海、北京、广州4个城市的职工平均工资,分别增加了500%、300%、320%和290%,劳动力成本的上升可见一般。而这种劳动力成本的增加与产品的成本是正比关系,会导致产品竞争力的下降。另外一个方面是我们人民币的升值。从2005年到2012年初,人民币与美元的汇率从约1:8.1升至1:6.3,升值近30%;欧元则从2008年最高的1:11到2012年初的约1:8.3,升值约32.5。人民币的升值使中国出口产品在国外以当地币值结算的售价增高,而进口产品的人民币结算价格下降。
  
  这对国内出口产品的企业和进口国外产品较多的行业都带来了额外的竞争压力。如果要摊薄这些负面影响,提高加工效率就会成为刀具用户的一种解决方案。因为一旦效率提高,单位时间生产的产品数量增加了,分摊在单件产品上的设备成本、人力成本、管理成本都会降低,产品的总成本也会随之有较大幅度降低,要提高刀具的加工效率,就需要在刀具的制造技术和应用技术两个方面下功夫。而本文仅从刀具制造技术方面阐述自己的分析。
  
  刀具制造技术
  
  在刀具的制造技术方面,首先是刀具的材料技术。而刀具的材料技术预计会在新类型的材料和原有材料的高性能两个方向发展。
  
  在2011年的欧洲机床展览会上,德国蓝帜金工(LMT)的“滚切王”(Speed Core)就是新类型材料的一个例子。这种滚刀的材料应该说既不是高速钢,也不是硬质合金,其化学成份见表1所示。据蓝帜介绍,因为新型的材料中没有碳,“滚切王”不再通过金属合金的方法来硬化,而是通过时效硬化来提高材料的耐磨性,是全新的材料技术。使用这种材料技术制造的滚刀切削速度可以比传统的高速钢滚刀提高50%以上,甚至比粉末冶金高速钢(HSS-PM)也可提高30%。
  
  高性能材料目前的主要趋势是颗粒细化和增加一些微量元素来改善材料的性能。我们很多人都听说过纳米材料的神奇之处,虽说刀具材料的纳米化似乎目前还停留在实验室阶段而没有进入商业化的应用,但我相信在未来的30年,纳米技术的刀具材料会逐步进入应用阶段。
  
  纳米材料一般是指颗粒尺寸在100nm,也就是0.1μm以下的材料。据笔者的资料,就整体硬质合金和可转位刀片而言,目前直径在0.1mm以下的微型钻头和微型铣刀会使用颗粒尺寸在0.7μm左右的亚纳米材料,而其它刀具的材料如果能采用1?1.3μm的颗粒的硬质合金,已经可以称得上是微颗粒了。一般而言,较细颗粒的硬质合金比较粗颗粒的硬质合金强度要高很多,对改善刀具的性能有相当大的帮助。表2是德国瑞别格(Ruebig)的两种整体硬质合金材料的性能对比,从中可以看出,0.5μm颗粒的硬质合金比起2μm颗粒的硬质合金强度提高了30%。预计在未来的30年,细颗粒、超细颗粒的硬质合金的使用比例会越来越高。同样,在高速钢的范围内,细颗粒状的粉末冶金高速钢的也将逐渐取代以针状马氏体的普通高速钢。

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