T/QGCML 4405-2024《陶瓷金刚石合金刀具》标准详细解读

admin

T/QGCML 4405-2024《陶瓷金刚石合金刀具》标准详细解读

在现代精密制造领域，刀具性能是决定加工质量与效率的核心因素。陶瓷金刚石合金刀具作为集高硬度、高耐磨性与强韧性于一体的新型超硬刀具，其质量管控对高端制造产业发展具有重要意义。2024 年 7 月 12 日，全国城市工业品贸易中心联合会发布 T/QGCML 4405-2024《陶瓷金刚石合金刀具》，并于 2024 年 7 月 27 日正式实施。该标准由全国城市工业品贸易中心联合会提出并归口，起草单位包括太原理工大学、太原工具厂有限责任公司、山西启能新材料科技有限公司、山西煤炭运销集团龙山煤业有限公司、山西潞安环保科技有限公司，主要起草人有梁国星、赵建、张红燕、闫少杰、石俊旗、王有明、舒刚。标准系统规定了陶瓷金刚石合金刀具的技术要求与检验规范，为行业提供了统一的质量基准。

一、标准范围与规范性引用文件（一）适用范围

本标准明确覆盖陶瓷金刚石合金刀具的生产及检验全流程，对术语定义、技术要求、试验方法、检验规则及物流环节做出全面规定。其适用对象包括刀具生产企业的制造过程管控、质检机构的性能验证，以及下游应用企业的采购验收，形成了从生产到应用的全链条质量保障体系。

（二）引用文件体系

标准构建了多层次的引用文件网络，涵盖 14 项国家标准与行业标准，可分为四类：

1. 基础材料标准：如 GB/T 5001（日用陶瓷）、GB/T 5593（结构陶瓷）规定陶瓷基体性能，JB/T 7989（人造金刚石）、JB/T 11765（纳米金刚石）规范磨料质量；

2. 性能测试标准：包括 GB/T 4741（抗弯强度）、GB/T 13464（热稳定性）、JB/T 12616（断裂韧性）等，为性能检测提供方法依据；

3. 涂层相关标准：GB/T 30707（涂层结合力）、JB/T 11442（涂层检测）确保涂层质量可控；

4. 包装标识标准：GB/T 191（储运标志）、GB/T 13306（标牌）规范物流与标识环节。

这些文件与本标准形成互补，共同构成完整的技术规范体系。

二、核心术语定义

标准对三个关键术语进行界定：

• 刀具：强调其切削加工功能，涵盖机用与手用两类；

• 陶瓷金刚石合金刀具：突出其超硬材料属性，明确为硬质合金与陶瓷刀具的升级产品，核心优势在于高硬度、耐磨性、热稳定性与强韧性的协同；

• 残余应力：阐释其在材料加工过程中的残留特性，指出对刀具寿命与性能的潜在影响，为后续工艺管控提供理论基础。

三、技术要求详解（一）一般要求

1. 用途合规性：刀具应用需符合 GB/T 2075 对硬切削材料的分类规定，确保刀具与加工场景匹配，避免误用导致的性能失效；

2. 供应链管控：外购件与外协件必须附带合格证明并经进厂检验，从源头阻断质量隐患；

3. 生产一致性：所有产品需符合经审批的图样与技术文件，保证批量生产的稳定性。

（二）外观质量控制

外观缺陷直接影响刀具使用寿命与安全性，标准提出六项强制要求：

1. 涂层完整性：涂层区域不得有破损、崩刃等缺陷，否则会导致切削时应力集中，加速磨损；

2. 磨粒状态：工作面磨粒需充分出露且开刃方向与旋转方向一致，确保切削效率与排屑顺畅；

3. 焊接质量：高频焊缝需饱满无裂缝，激光焊接孔洞不得超过 1.5mm，防止受力时断裂；

4. 零部件精度：表面需光滑无凹凸、夹渣，避免加工时产生振动；

5. 涂漆前处理：必须清除铁锈、油脂等污物，保障涂层附着力；

6. 微观缺陷管控：通过 20-40 倍显微镜检查涂层工作部分，杜绝细微裂纹等隐患。

（三）材料性能规范

1. 陶瓷基体：需同时满足 GB/T 5001 与 GB/T 5593 的要求，既保证结构强度，又具备良好的耐热性；

2. 金刚石磨料：质量需符合 JB/T 7989（人造金刚石）与 JB/T 11765（纳米金刚石），其中纳米金刚石的引入可显著提升耐磨性。

（四）尺寸公差要求

1. 刀片精度：内切圆直径公差严格控制在 ±0.025mm，确保与刀盘的精准配合；

2. 涂层补偿：需涂层部分的尺寸需预留涂层厚度空间（标称尺寸减去涂层厚度），避免涂层后超差。

（五）涂层技术指标

涂层作为刀具性能的关键增强层，标准提出四项核心要求：

1. 前处理规范：涂层前需彻底清洁表面，保证干燥无油污；

2. 厚度与均匀性：涂层厚度≥1mm，且显微结构、残余应力等需均匀一致，避免局部剥落；

3. 外观质量：色泽均匀、膜层完整，无脱落现象；

4. 粗糙度控制：需符合 JB/T 11449 的规定，降低切削时的摩擦系数。

（六）磨料粒度要求

磨料颗粒需均匀分布，粒度号符合 GB/T 6406，粒度选择直接影响加工表面粗糙度：粗粒度适用于高效切削，细粒度则用于精密加工。

（七）核心性能指标

1. 工艺性：材料需具备良好的锻造、热处理与磨削性能，降低制造难度；

2. 硬度与耐磨性：

◦ 硬度≥60HRC，且必须高于被加工材料；

◦ 耐磨性不仅取决于硬度，还与化学成分、金相稳定性相关，需通过模拟切削试验验证；

1. 热稳定性：高温下需保持硬度与韧性，同时具备抗氧化、抗粘结能力，适应高速切削时的高温环境；

2. 切削性：通过合理设计几何参数与结构，实现高生产率与长寿命的平衡；

3. 力学性能：

◦ 抗弯强度：0.21-0.48GPa，防止刀刃崩碎；

◦ 断裂韧性：需能承受切削冲击与振动；

1. 残余应力：通过工艺调控降至最低，减少使用过程中的变形与开裂风险。

四、试验方法体系（一）外观检测

• 激光焊接孔洞用游标卡尺测量；

• 其他缺陷采用目测与手触法，辅以 20-40 倍显微镜检查涂层细节。

（二）尺寸与粗糙度检测

• 孔径用专用塞规或内径千分尺；

• 其他尺寸用游标卡尺、钢直尺等；

• 粗糙度通过标准样块对照或仪器测量。

（三）涂层检测

• 外观用肉眼观察；

• 结合力按 GB/T 30707（划痕法）；

• 其他性能按 JB/T 11442 执行。

（四）磨料粒度检验

依据 GB/T 6406，采用筛分法或显微镜计数法。

（五）性能测试

1. 硬度：洛氏硬度计测定；

2. 耐磨性：参考 GB/T 3810.7，通过介质旋转磨损试验评估；

3. 热稳定性：按 GB/T 13464 进行热分析；

4. 切削性：参照 JB/T 12607 与 JB/T 12613，通过实际切削试验测定寿命与加工质量；

5. 抗弯强度：GB/T 4741 的三点负荷法；

6. 断裂韧性：按 JB/T 12616 执行；

7. 残余应力：用残余应力分析仪，遵循 JB/T 12615。

五、检验规则（一）检验分类

1. 出厂检验：每把刀具必检，项目包括外观、尺寸、涂层、硬度与耐磨性；

2. 型式检验：覆盖全部要求，每年一次，特殊情况（如新材料、工艺变更）需额外进行。

（二）判定规则

• 出厂检验：一项不合格即判为不合格；

• 型式检验：从合格品中抽样，任一项目不合格则整批判定不合格。

六、物流环节规范（一）标志

产品铭牌需符合 GB/T 13306，包含名称、型号、生产日期等信息，确保可追溯性。

（二）包装

1. 基体表面防锈处理，刀具间用软质材料隔离；

2. 外包装需有数量、名称及储运标志（符合 GB/T 191）；

3. 内包装密封减振，外包装采用木箱或金属箱；

4. 随附质量证明书，包含检验结果等信息。

（三）运输与贮存

• 运输：轻拿轻放，避免振动撞击，长途运输需防锈；

• 贮存：通风防潮，远离腐蚀物，不直接落地，避免堆放重物。

七、标准实施意义

本标准的发布填补了陶瓷金刚石合金刀具领域的标准空白，通过明确材料选型、性能指标与检验方法，推动行业从经验型生产向标准化制造转型。其技术要求既兼顾当前生产水平，又通过引入纳米金刚石、残余应力控制等先进指标引导技术升级，为高端装备制造提供了关键基础件的质量保障。对于生产企业，可依据标准优化工艺；对于应用方，可通过标准规范采购验收，最终促进整个产业链的质量提升与效率优化。