刀具涂层技术的进展和应用

切削刀具材料不仅需要有很高的硬度和耐磨性,而且需要有较好的抗弯强度和冲击韧性.这两方面的性能相互矛盾,难以兼顾.在刀具表面敷以涂层,是解决这一矛盾的有效方法.     

山特维克可乐满打造新颖独特的刀片涂层

挑战:如何让钢件车削的稳定性能更上一层楼,以及在切削参数更高的情况下提高可预测性、增强安全性并延长刀具寿命. 解决方案:通过创新刀片涂层技术与刀片制造工艺,开发新一代涂层硬质合金刀片牌号. 刀片涂层的主要目的是增强刀片耐磨性并延长刀具寿命.原则上讲,在刀片基体上涂覆合适的多层涂层后,高机械强度刀片的耐用性可大大提高,并有可能实现更高的切削参数.1970年,首个化学气相沉积(CVD)涂层牌号的出现标志着刀片涂层的问世,之后刀片涂层经历了突飞猛进的发展.如今,针对ISO P25这一应用范围的第7代钢件车削刀片为生产效率树立了新标准.新涂层硬质合金牌号的刀具材料具有前所未有的卓越性能,为生产效率的进一步提升开辟了道路.     

CVD金刚石涂层切割刀具的重复利用

由于化学气相沉积 (ＣＶＤ)形成的膜较薄 ,如果金刚石涂层刀具有少量粘接或基材表面损坏 ,应中止切削。因此 ,正在研究ＣＶＤ金刚石涂层切割刀具的重复利用技术 ,即从刀具上完全取下旧薄膜 ,在去除涂层的表面涂上新薄膜 ,然后进行了切割耐久试验 ,并进行了比较。通过切削试验证     

刀具涂层技术的新进展

涂层刀具的出现,使刀具切削性能有了重大突破,它将刀具基体与硬质薄膜表层相结合,由于基体保持了良好的韧性和较高的强度,而硬质薄膜表层又具有高耐磨性和低摩擦系数,从而使刀具的性能得到大大提高.     

电弧-磁控复合沉积TiSiN涂层及其切削性能研究

"硬涂层"是在韧性较好的基体上,如高速钢、硬质合金等涂覆一层或多层高硬度、高耐磨性的薄膜,实现里韧外硬,大大提高了刀具的寿命,扩展了使用范围.但随着切削速度的提高、绿色干切削技术的发展以及难加工材料的广泛应用,刀具所处的切削环境越来越恶劣,如剧烈的摩擦、极高的温度等,诸如TiN、ZrN等二元涂层越来越无法满足市场要求,对刀具涂层材料提出了更高的要求.因此,三元和多元涂层得到广泛研究,并取得了很大成功,如TiAlN、TiZrN、CrAlN等[1-3].     

复杂槽型刀片车削时表面残余应力有限元仿真与试验

针对复杂槽型车刀片对残余应力分布的影响进行有限元仿真,得到前角及涂层对残余应力的影响规律;通过切削试验分析了切削参数和刀具参数对切削力和切削温度的影响作用,进而研究了槽型和涂层对残余应力的影响规律.研究结果表明:涂层刀具减少了已加工表面的残余拉应力;轴向和切向残余应力是拉应力,且切向残余应力大于轴向残余应力.     

镍基高温合金铣削加工的残余应力研究

对硬质合金与陶瓷两类不同刀具分别以低速湿式铣削和高速干铣削方式加工镍基高温合金GH4169时的已加工表面残余应力进行研究.采用X射线衍射法测量铣削后的工件表面残余应力.采用涂层硬质合金刀具在较低铣削速度30～90m/min并浇注切削液的条件下铣削GH4169时,可在工件表面形成残余压应力或相对较小的残余拉应力,对残余应力数据进行统计分析.结果表明,刀具和铣削速度对表面残余应力均有显著影响,而且表面残余应力总体上随着每齿进给量的增加而呈现拉应力增加的趋势.采用涂层Al2O3-SiCw和Sialon陶瓷刀具以较高铣削速度300～1100m/min干铣削GH4169时,工件表面都将形成很大的残余拉应力.镍基高温合金GH4169的精加工更适合采用硬质合金涂层刀具并浇注切削液充分冷却,而陶瓷刀具干铣削则更适合于GH4169的粗加工.     

不同材质刀具在7075铝合金高速铣削中的磨损研究

为了研究7075铝合金高速铣削中不同材质刀具的磨损与选用,采用化学气相沉积法（（CVD）制备微米（MCD）/纳米（NCD）金刚石涂层刀具,利用场发射扫描电镜观察膜层的表面形貌,结合拉曼谱仪分析CVD金刚石涂层刀具薄膜的结构和成分;分别采用同规格尺寸的硬质合金刀具、MCD涂层刀具在无润滑干切条件下,进行粗加工高速铣削试验,观测两种刀具在加工一定距离后的磨损状况;分别采用同规格尺寸的硬质合金刀具、MCD涂层刀具、NCD涂层刀具在无润滑干切条件下,进行精加工高速铣削试验,观测和分析工件精加工铣削后的表面粗糙度值。结果表明：在大切深高速粗加工铣削7075铝合金时,MCD涂层刀具的寿命为硬质合金刀具的3倍;在小切削深度大进给的高速精加工7075铝合金中,三种刀具铣削后的工件表面粗糙度平均值分别为0.981、1.122和0.960 μm,NCD涂层刀具的加工效果要优于MCD涂层刀具;同时通过同一材质刀具的粗、精加工试验对比,发现同规格尺寸的刀具在小切深大进给高速精加工中的寿命是大切深大进给高速粗加工寿命的10倍。这说明7075铝合金的粗加工铣削优选MCD涂层刀具,精加工铣削优选NCD涂层刀具。     

钛合金切削加工特点及刀具材料选用

刀具材料的选择对于钛合金的加工有很大影响。加工钛合金的理想刀具材料必须同时具备较高的热硬度,良好的韧性、耐磨性,高的导热系数和较低的化学活性,在铣削时,刀具还应具有良好的抗冲击性。     

纳米TiAlN涂层硬质合金刀具高速铣削AerMet100钢刀具寿命研究

采用2种新型纳米TiAlN结构涂层硬质合金刀具对AerMet100钢进行一系列的铣削试验,获得了切削速度和每齿进给量对刀具寿命的影响规律.并通过对比分析获得:在较低速铣削条件下宜采用耐磨性好的超细晶粒硬质合金作为刀具基体材料,而较高速铣削条件下宜采用韧性更好的细晶粒硬质合金作为刀具基体材料.