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    絕對受用的刀具涂層技術大講堂

    發布時間:2021-01-21    點擊次數:次   

      絕對受用的刀具涂層技術大講堂
      刀具涂層技術自從問世以來,對刀具技術的改善和加工技術起到了越來越重要的作用,已經成為現代刀具的標志。涂層刀具是通過在韌性較好的硬質合金基體或高速鋼基體上,涂覆一薄層耐磨性高的難熔金屬化合物而獲得的,使刀具性能發生了巨大的變化。常用的涂層材料有TiC、TiN、Al2O3等,其中TiC的硬度比TiN高,抗磨損性能更好。對硬質合金,一般采用化學氣相沉積法(CVD),層積溫度為1000℃;而對高速鋼刀具,一般采用物理氣相沉積法(PVD),層積溫度在500℃左右。隨著涂層工藝的日益成熟和不斷發展,從開始的單一涂層,進入到開發多元、多層、梯度、納米涂層的新階段。就目前PVD 技術的發展狀況,涂層薄膜結構大體可以分為單一涂層、復合涂層、梯度涂層、多層涂層、納米多層涂層、納米復合結構涂層。
      繼美國公司于1957年首次合成立方氮化硼之后,在高溫高壓條件下將立方氮化硼聚合在硬質合金上,得到了復合結構的立方氮化硼(CBN)刀片。CBN刀具有聚晶燒結塊和復合刀片兩種,能在較高切削速度下加工淬硬鋼及鑄鐵,以車代磨,并可高速切削部分高溫合金,加工精度高,表面粗糙度相當低,而且立方氮化硼還適宜加工各種淬硬鋼、Ni基、Fe基及其他一些耐磨、耐蝕的熱噴涂(焊)件材料,釩鈦鑄鐵、冷硬鑄鐵等耐磨類鑄鐵,鈦合金材料等。
      陶瓷刀具具有很高的硬度、耐磨性能及良好的高溫力學性能,與金屬的親和力小,不易與金屬產生粘結,并且化學穩定性好。因此,陶瓷刀具可以加工傳統刀具難以加工或根本不能加工的超硬材料。陶瓷刀具有Al2O3基和Si3N4基兩大類,加入各種碳化物、氮化物、硼化物和氧化物等可改善其性能,還可通過顆粒、晶須、相變、微裂紋和幾種增韌機理的協同作用提高其斷裂韌性。
      目前,國產的一些晶須增韌陶瓷、梯度功能陶瓷等產品已達到國外同類刀片的性能,有的還優于國外。陶瓷刀具使用的主要原料氧化鋁、氧化硅等在地殼中含量豐富,對節省貴重金屬也具有重要的意義。陶瓷刀具主要應用于難加工材料的高速加工。國際上已經將陶瓷材料刀具視為進一步提高生產率的有希望的刀具之一。
      在相對較軟的刀具基體上涂覆一層或多層硬度高、耐磨性好的金屬或非金屬化合物薄膜(如TiAlN、TiC、TiN、Al2O3等)而形成的涂層刀具,是切削刀具發展的一次革命。涂層刀具與未涂層刀具相比,具有明顯的優越性:顯著降低摩擦系數,改善刀具表面的摩擦學性能和排屑能力;顯著提高耐磨性和抗沖擊韌性,改善刀具的切削性能,提高加工效率和刀具壽命;提高刀具表面抗氧化性能,使刀具可以承受更高的切削熱,有利于提高切削速度及加工效率,并擴大了干切削的應用范圍。在先進制造業中,80%以上的硬質合金刀具及高性能高速鋼刀具都采用了表面涂層技術,而CNC機床上所用的切削刀具90%以上是涂層刀具。




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