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涂层刀具_图文_百度文库

时间:2019-11-17 13:05 来源:未知 编辑:admin

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C O A T I N g 涂层刀具 涂层刀具 ? 涂层刀具是在强度和韧性较好的硬质合金或高速钢(HSS)基体表面上, 利用气相沉积方法涂覆一薄层耐磨性好的难熔金属或非金属化合物(也可 涂覆在陶瓷...

  

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  C O A T I N g 涂层刀具 涂层刀具 ? 涂层刀具是在强度和韧性较好的硬质合金或高速钢(HSS)基体表面上, 利用气相沉积方法涂覆一薄层耐磨性好的难熔金属或非金属化合物(也可 涂覆在陶瓷、金刚石和立方氮化硼等超硬材料刀片上)而获得的。涂层作 为一个化学屏障和热屏障,减少了刀具与工件间的扩散和化学反应,从 而减少了月牙槽磨损。涂层刀具具有表面硬度高、耐磨性好、化学性能 稳定、耐热耐氧化、摩擦因数小和热导率低等特性,切削时可比未涂层 刀具提高刀具寿命3~5倍以上,提高切削速度20%~70%,提高加工精度 0.5~1级,降低刀具消耗费用20%~50%。因此,涂层刀具已成为现代切 削刀具的标志,在刀具中的使用比例已超过50%。目前,切削加工中使 用的各种刀具,包括车刀、镗刀、钻头、铰刀、拉刀、丝锥、螺纹梳刀、 滚压头、铣刀、成形刀具、齿轮滚刀和插齿刀等都可采用涂层工艺来提 高它们的使用性能。 涂层刀具 ? 涂层刀具有四种:涂层高速钢刀具,涂层硬质合金 刀具,以及在陶瓷和超硬材料(金刚石或立方氮化硼)刀 片上的涂层刀具。但以前两种涂层刀具使用最多。在 陶瓷和超硬材料刀片上的涂层是硬度较基体低的材料, 目的是为了提高刀片表面的断裂韧度(可提高10%以上), 可减少刀片的崩刃及破损,扩大应用范围。 涂层刀具 ? 涂层方法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。前者沉积温度为500℃,涂层厚度为2~5m; 后者的沉积温度为900℃~1100℃,涂层厚度可达5~10m,并且设备简 单,涂层均匀。因PVD法未超过高速钢本身的回火温度,故高速钢刀具一般采 用PVD法,硬质合金大多采用CVD法。硬质合金用CVD法涂层时,由于其沉积 温度高,故涂层与基体之间容易形成一层脆性的脱碳层(η相),导致刀片脆性破 裂。近十几年来,随着涂覆技术的进步,硬质合金也可采用PVD法。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)。即利用等离子体来促进化学反应,可把涂覆温度降至400℃ 以下(目前涂覆温度已可降至180℃~200℃),使硬质合金基体与涂层材料之间 不会产生扩散、相变或交换反应,可保持刀片原有的韧性。据报道,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。 涂层刀具 ? 涂层方法:用CVD法涂层时,切削刃需预先进行钝化处理(钝 圆半径一般为0.02~0.08mm,切削刃强度随钝圆半径增大而提 高),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。据报道,国外某公司在焊接式的硬质合金 钻头上采用了PCVD法,结果使加工钢料时的钻头寿命比高速 钢钻头长10倍,效率提高5倍。 涂层刀具 涂层 ZrCN复 合 TiN单层 TiAlN复 合 颜色 兰灰 金黄 硬度 HV 2500 2300 厚度μ 1~4 1~4 摩擦 系数 0.3 0.4 最高使用 温度℃ 550 500 说 明 通用性强 应用最为普遍,具有高硬度高耐磨性 寄耐氧化性;适合大多数切削刀具,也适 合多数成形模具及抗磨损工件. 化学稳定性好,具有高热硬性,极好的 抗氧化和耐磨性,适合干切削场合。 高速、高硬度加工 特殊加工领域 具有较低的内应力,较高的韧性以及 良好的润滑性能;适合要求较低的摩擦系 数而高硬度的加工环境. 有着显著的强润滑性能和耐高温特性, 最适合铜类金属的切削刀具,以及耐磨耐 腐零件的涂层. 优良的耐磨、耐腐蚀性能,摩擦系数极 低,与基体结合力强。用于刀具时,通常 以TiAlN为基体配合使用,用以加工有色金 属、石墨等材料.涂层硬度公次于金刚石. 工具例 紫蓝 黑 亚黑 灰黑 3200 3400 3500 3000 1~4 1~4 1~4 1~4 0.5 0.5 0.6 0.4 800 900 1000 500 AlTiN复 合 TiAlCrN TiCN渐 层 CrN渐层 银亮 2000 3~15 0.5 700 DLC 黑 1000~ 4000 0.5~2 0.05 400 涂层刀具 ? 涂层材料须具有硬度高、耐磨性好、化学性能稳定、不与工件 材料发生化学反应、耐热耐氧化、摩擦因数低,以及与基体附着牢固 等要求。显然,单一的涂层材料很难满足上述各项要求。所以硬质涂 层材料已由最初只能涂单一的TiC、TiN、Al2O3,进入到开发厚膜、复 合和多元涂层的新阶段。新开发的TiCN、TiAlN、TiAlN多元、超薄、 超多层涂层与TiC、TiN、Al2O3等涂层的复合,加上新型的抗塑性变形 基体,在改善涂层的韧性、涂层与基体的结合强度、提高涂层耐磨性 方面有了重大进展。目前,又突破了在硬质合金基体上涂覆金刚石薄 膜技术,全面提高了刀具的性能。

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