洪永时

当前位置:   网站首页 >> 全部文章

焊接钢管理论重量别小看这一层薄膜,现在的机加刀具可少不了它-弗戈工业在线

别小看这一层薄膜陈远美,现在的机加刀具可少不了它-弗戈工业在线

过去二十年,全球加工业的切削刀具材料都是基于碳氮化钛和氧化铝。当然,这些年来,涂层的性质在不断优化,但是他们的局限性也越来越明显。现今,应用领域(如高科技、航空工业和汽车行业)所使用的材料越来越难以切削,其要求的涂层性质越来越高,传统涂层几乎不能再满足其加工要求。与现有的解决方案相比,所使用的刀具需要更耐磨,效率要更高。因此,涂层的材料和工艺在不断更新。
本文将从刀具涂层的特性、涂层材料以及PVD、CVD等涂层选择方案三个方面来探讨。

涂层的特性
1硬度
涂层带来的高表面硬度是提高刀具寿命的最佳方式之一。一般而言,材料或表面的硬度越高,刀具的寿命越长。表面硬度高达Hv9000的CVD金刚石涂层在刀具上的应用已较为成熟,与PVD涂层刀具相比,CVD金刚石涂层刀具的寿命提高了10~20倍。金刚石涂层的高硬度和切削速度可比未涂层刀具提高2~3倍的能力使其成为非铁族材料切削加工的不错选择。
2耐磨性
耐磨性是指涂层抵抗磨损的能力。虽然某些工件材料本身硬度可能并不太高,但在生产过程中添加的元素和采用的工艺可能会引起刀具切削刃崩裂或磨钝。
3表面润滑性
高摩擦系数会增加切削热,导致涂层寿命缩短甚至失效。而降低摩擦系数可以大大延长刀具寿命。细腻光滑或纹理规则的涂层表面有助于降低切削热,因为光滑的表面可使切屑迅速滑离前刀面而减少热量的产生。与未涂层刀具相比,表面润滑性更好的涂层刀具还能以更高的切削速度进行加工李励庄,从而进一步避免与工件材料发生高温熔焊童牧野。
4氧化温度
氧化温度是指涂层开始分解时的温度值。氧化温度值越高,对在高温条件下的切削加工越有利瞿铭。TiAlN涂层在高温下仍能保持其硬度的原因在于可在刀具与切屑之间形成一层氧化铝,氧化铝层可将热量从刀具传入工件或切屑焊接钢管理论重量。与高速钢刀具相比,硬质合金刀具的切削速度通常更高高高啦,这就使TiAlN成为硬质合金刀具的首选涂层,硬质合金钻头和立铣刀通常采用这种PVD TiAlN涂层。
5抗粘结性
涂层的抗粘结性可防止或减轻刀具与被加工材料发生化学反应,避免工件材料沉积在刀具上。在加工非铁族金属(如铝、黄铜等)时,刀具上经常会产生积屑瘤(BUE)。因此,具有良好抗粘结性的涂层甚至在冷却液性能不良或浓度不足的加工场合也能起到很好的作用。
常用的涂层材料
1氮化钛涂层(TiN)
TiN是一种通用型PVD涂层,是工艺最成熟和应用最广泛的硬质涂层材料,可以提高刀具硬度并具有较高的氧化温度,适用于高速钢切削刀具或成形工具,改善其加工性能。
2氮化铬涂层(CrN)
CrN涂层良好的抗粘结性使其在容易产生积屑瘤的加工中成为首选涂层。涂覆了这种几乎无形的涂层后,高速钢刀具或硬质合金刀具和成形工具的加工性能将会大大改善。
3金刚石涂层(Diamond)
CVD金刚石涂层可为非铁金属材料加工刀具提供最佳性能,是加工石墨、金属基复合材料(MMC)、高硅铝合金及许多其它高磨蚀材料的理想涂层。
适用于硬铣、攻丝和钻削加工的涂层各不相同,分别有其特定的使用场合。此外,还可以采用多层涂层,此类涂层在表层与刀具基体之间还嵌入了其它涂层,可以进一步提高刀具的使用寿命。
4氮碳化钛涂层(TiCN)
TiCN涂层中添加的碳元素可提高刀具硬度并获得更好的表面润滑性,章吉仁是高速钢刀具的理想涂层玄苑吧。可增加涂层的厚度,阻止裂纹的扩展,减少崩刃。
所以,目前生产的一些刀片,如瑞典Sandvik公司推荐用于加工钢料的GC4000系列刀片、中国株洲硬质合金厂生产的CN系列刀片、日本东芝公司的T715X和T725X涂层刀片中均有TiCN涂层成份。TiCN基涂层适于加工普通钢、合金钢、不锈钢和耐磨铸铁等材料旦曲阿帝,用它加工工件时的材料切除率可提高2~3倍。

株硬--FMA11系列面铣刀
5氮铝钛或氮钛铝涂层(TiAlN/AlTiN)
TiAlN/AlTiN涂层中形成的氧化铝层可以有效提高刀具的高温加工寿命。主要用于干式或半干式切削加工的硬质合金刀具可选用该涂层。根据涂层中所含铝和钛的比例不同,AlTiN涂层可提供比TiAlN涂层更高的表面硬度,因此它是高速加工领域又一个可行的涂层选择。
例如,美国Kennametal公司推出的H7刀片,系TiAlN涂层,是专为高速铣削合金钢、高合金钢和不锈钢等高性能材料而设计的。2017年瓦尔特公司采用Tiger·tec Gold搭建了一个崭新的平台,该平台基于TiAlN,采用新研发的CVD涂层工艺制造,推出了BLAXX F5041方肩铣刀。TiAlN的含铝量高达85%左右,其硬度大、承受抗压残余应力,性能非常出色。

瓦尔特BLAXX F5041方肩铣刀
涂层选择方案
目前生产上常用的涂层方法有两种:物理气相沉积(PVD) 法和化学气相沉积(CVD) 法。其中高速钢刀具一般采用PVD法妻凭子贵,硬质合金大多采用CVD法,但近十几年来麦嘉轩,随着涂覆技术的进步,硬质合金也可采用PVD法。

PVD涂层技术在刀具上的应用
用CVD法涂层时,切削刃需预先进行钝化处理,故刃口没有未涂层刀片锋利。所以,对精加工产生薄切屑、要求切削刃锋利的刀具应采用PVD法。涂层除可涂覆在普通切削刀片上外,还可涂覆到整体刀具上,目前已发展到涂覆在焊的硬质合金刀具上。

CVD 加工过程
除此之外,国外还用PVD/CVD相结合的技术,开发了复合的涂层工艺,称为PACVD法(等离子体化学气相沉积法)索尔图。据报道巴尔扎克像,这种方法对涂覆金刚石和立方氮化硼(CBN)超硬涂层特别有效。
瓦尔特的工程师研发出一种全新的制造工艺: ULP-CVD技术 – 超低压(ULP)法和化学气相沉积(CVD)的组合。迄今,这种工艺是整个全球市场独一无二的。这是一种超前的特殊涂层工艺,很适合干式加工和湿式加工。
推荐阅读:
机床采用柔性单元后,加工是这样的
当机器视觉遇上工业自动化会插出什么样的火花
工业帝国之你不知道的韩国三星篇
来源:网络