涂層硬質(zhì)合金
在韌性較好的硬質(zhì)合金刀具上涂覆一層或多層耐磨性好的TiN、TiCN、TiAlN和 Al3O2等,涂層的厚度為2~18μm,涂層通常具有比刀具基體和工件資料低得多的熱傳導(dǎo)系數(shù),削弱了刀具基體的熱作用;另一方面能有效地改善切削過(guò)程的摩擦和粘附作用,降低切削熱的生成。
涂層按生成辦法可分為物理氣相堆積(PVD)與化學(xué)氣相堆積(CVD)兩種。PVD涂層(2~6μm)主要包括TiN、TiCN、TiAlN等,其成分還在不時(shí)地增加,如TiZrN。TiN和TiC涂層的最高壓力分別可到達(dá) 3580MPa 和 3775MPa,TiAlN 涂層因缺乏牢靠的彈性模量數(shù)據(jù)而得不到精確的壓應(yīng)力值,高速切削實(shí)驗(yàn)結(jié)果標(biāo)明TiAlN性能好。
雖然PVD涂層顯現(xiàn)出很多優(yōu)點(diǎn),但一些涂層如Al2O3和金剛石則傾向于采用CVD涂層技術(shù)。Al2O3是一種耐熱和抗氧化很強(qiáng)的涂層,它可以將刀詳細(xì)和切削產(chǎn)生的熱量隔分開(kāi)。經(jīng)過(guò)CVD涂層技術(shù),還能夠綜合各種涂層的優(yōu)點(diǎn),以到達(dá)最佳的切削效果,滿足切削加工的需求。例如。TiN具有低摩擦特性,可減少涂層組織的損耗,TiCN可降低后刀面的磨損, TiC 涂層硬度較高,Al2O3涂層具有優(yōu)秀的隔熱效果等。
涂層硬質(zhì)合金刀具與硬質(zhì)合金刀具相比,無(wú)論在強(qiáng)度、硬度和耐磨性方面均有了很大進(jìn)步。車(chē)削硬度在HRC45~55的工件,低本錢(qián)的涂層硬質(zhì)合金可完成高速車(chē)削。近年來(lái),一些廠家應(yīng)用改良涂層資料等辦法,使涂層刀具的性能有了極大的進(jìn)步。如美、日的一些廠家采用瑞士AlTiN涂層資料和新涂層專利技術(shù)消費(fèi)的涂層刀片,硬度高達(dá) HV4500~4900,可在 498.56m/min 的速度時(shí)切削硬度HRC47~58的模具鋼。在車(chē)削溫度高達(dá) 1500~1600°C時(shí)依然硬度不降低、不氧化,刀片壽命為普通涂層刀片的4倍,而本錢(qián)只要30%,且附著力好。
陶瓷資料
陶瓷刀具資料隨著其組成構(gòu)造和壓制工藝的不時(shí)改良,特別是納米技術(shù)的停頓,使得陶瓷刀具的增韌成為可能,在不久的未來(lái),陶瓷可能繼高速鋼、硬質(zhì)合金以后惹起切削加工的第3次反動(dòng)。陶瓷刀具具有高硬度(HRA91~95)、高強(qiáng)度(抗彎強(qiáng)度為750~1000MPa),耐磨性好,化學(xué)穩(wěn)定性好,抗粘結(jié)性能良好,摩擦系數(shù)低且價(jià)錢(qián)低廉等優(yōu)點(diǎn)。不只如此,陶瓷刀具還具有很高的高溫硬度,1200°C時(shí)硬度到達(dá)HRA80。
正常切削時(shí),陶瓷刀具耐用度高,切削速度可比硬質(zhì)合金進(jìn)步2~5倍,特別合適高硬度資料加工、精加工以及高速加工,可切削硬度達(dá)HRC65的各類(lèi)淬硬鋼和硬化鑄鐵等。常用的有:氧化鋁基陶瓷、氮化硅基陶瓷、金屬陶瓷和晶須增韌陶瓷。
氧化鋁基陶瓷刀具比硬質(zhì)合金有更高的紅硬性,高速切削狀態(tài)下切削刃普通不會(huì)產(chǎn)生塑性變形,但它的強(qiáng)度和韌性很低,為改善其韌性,進(jìn)步耐沖擊性能,通??蓞⒓覼rO或TiC和TiN的混合物,另一種辦法是參加純金屬或碳化硅晶須。氮化硅基陶瓷除紅硬性高以外,還具有良好的韌性,與氧化鋁基陶瓷相比,它的缺陷是在加工鋼時(shí)易產(chǎn)生高溫?cái)U(kuò)散,加劇刀具磨損,氮化硅基陶瓷主要應(yīng)用于斷續(xù)車(chē)削灰鑄鐵及銑削灰鑄鐵。
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