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高速切削刀具如何选择涂层技术

发布时间:2019-09-19

来源:http://www.zmdtckj.com/

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      对刀具进行涂层处理是提高刀具性能的重要途径之一,随着涂层刀具的出现,使刀具切削性能有了重大突破。涂层刀具可以提高加工效率和加工精度,延长刀具使用寿命,降低加工成本。目前,发达地区涂层刀具在刀具中所占比例已超过80%,并不断上升,刀具涂层技术已经成为提升制造业技术水平的关键因素之一。

      金属氮化物硬质涂层具有较高的硬度和耐磨性,可有效降低各类机械磨损、化学腐蚀及高温氧化,从而相应涂层工具寿命提高。如氮化钛( TiN) 涂层具有较高的硬度和良好的耐磨性 , 能够提高刀具、钻头等工具的寿命。但该涂层抗高温氧化性能较差,温度到达550 ℃后开始氧化,随着现代工业的发展 ,TiN 涂层已经难以满足高速切削刀具的要求。




      而通过PVD方法制备的氮化钛铝( TiAlN )涂层是在二元TiN涂层的基础上发展起来的一种新型三元复合涂层。其综合性能与TiN涂层相比有很大提高(如表1),被认为是较TiN更有前途的新型涂层材料,近年来受到广泛关注。科汇(Techmart)专业PVD涂层公司生产的TiAlN涂层,采用世界先进的劈裂电弧技术(Arc splitting technology),纳米硬度可达3300HV,高应用温度可达880℃,是兼具硬度与韧性的通用性涂层,具有耐高温、耐磨损、附着力强等特点。

      在TiAlN 涂层中,Al 原子取代了TiN面心立方结构中位于面心的部分 Ti 原子,使晶格发生畸变、晶界增多,同时位错数量增多且不易于滑移,因此其硬度高于TiN 涂层。高温条件下, 在TiAlN涂层表面能形成致密、完整、连续的A l2 O3保护膜,提高了涂层的抗高温氧化性。目前TiAlN已成功应用于模具制造、航空发动机和生物医学等方面。




      TiAlN 涂层刀具基体一般选用高速钢或硬质合金,比如 YG6、YG8、超细晶粒 WC-Co 硬质合金等 , 也可选陶瓷作基体。TiAlN 涂层铣刀是目前高速铣削淬硬模具钢常用的理想刀具。分别用TiAlN 涂层铣刀、TiN涂层铣刀和未涂层铣刀高速铣削 AlSiH13/JISSKD61 模具钢(52HRC),加工长度达 50m 后刀具周边后刀面的磨损情况如下图所示(进给速度 : 0.1mm/齿 ; 轴向切深 10mm , 径向切深0.5mm ; 顺铣 ; 风冷)。

      TiAlN 涂层刀具以其优异的切削性能展现出在高速切削时广阔的应用前景。TiAlN 涂层刀具的普及应用将大大提高刀具耐用度 ,减少加工辅助时间 ,降低切削加工成本 , 提高企业经济效益。



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