TiN、Ti_(0.56)Al_(0.44)N和Al_(0.65)Ti_(0.35)N涂层刀具的摩擦特性对比研究

Ti N、Ti0.56Al0.44N和Al0.65Ti0.35N涂层是目前应用广泛的3种氮化物刀具涂层。考察了这3种涂层在不同速度和载荷下的摩擦特性并进行系统的对比研究,揭示3种涂层在不同使用工况下的磨损情况。结果表明:在3种涂层中,Ti Al N涂层表现出最好的摩擦特性,而在相同的实验环境下,Al Ti N涂层磨损最为严重。具有很强化学活性的Al元素使得Al Ti N涂层摩擦副之间的粘接性增加,发生了严重的粘着磨损;另外,与Al Ti N涂层对磨的摩擦球产生了严重磨损,聚集在摩擦区域内的磨屑形成了较大的"第三体",对涂层产生一种严重的"机械磨损"作用,这是Al Ti N涂层磨损严重的主要原因。     

织构化AlCrN涂层刀具车削加工奥氏体沉淀硬化不锈钢的切削性能研究

在基体为WC基硬质合金的Al Cr N涂层刀具前刀面应用激光技术加工出平行于切削刃的微织构,制备Al Cr N涂层织构化刀具;在液体润滑条件下对奥氏体沉淀硬化不锈钢(0Cr15Ni25Ti2Mo Al VB)进行切削试验,研究其切削性能,并与传统Al Cr N涂层刀具进行比较。分析了切削速度对切削力及切削温度的影响,并采用扫描电子显微镜(SEM)与X射线能谱仪(EDS)观察刀具的磨损形貌。研究结果表明:与传统Al Cr N涂层刀具相比,Al Cr N涂层织构化刀具能够有效降低切削温度、切削力和刀—屑接触面摩擦因数;由于微织构的存在,液体润滑时,润滑剂能够渗入到Al Cr N涂层织构化刀具的刀—屑接触面,因而具有良好的抗粘着性及耐磨性。     

用于难加工材料高效切削异面涂层刀具的研制

针对切削难加工材料时刀具前后刀面磨损机理不同、刀具寿命较短的问题,提出了在刀具前后刀面分别制备不同性能涂层的新方法,并对制备的异面涂层刀具进行了切削性能试验。首先对切削难加工材料时刀具磨损机理进行了研究,结果表明,刀具前刀面易于发生粘结磨损,后刀面易于发生磨粒磨损;然后,通过多弧离子镀方法,在前刀面制备了抗粘结能力强的Al Cr N多元涂层,在后刀面上制备了抗磨粒磨损能力强的Ti CN涂层。最后,对制备好的刀具进行了切削性能测试,结果表明,异面涂层能显著提高刀具的综合力学性能。     

陶瓷涂层刀具切削灰铸铁的试验研究

为了探究陶瓷涂层刀具涂层材质、基体材质对切削性能的影响,试验采用四种陶瓷涂层刀具连续干切削灰铸铁,测试了切削力和切削温度的变化情况以及后刀面的磨损量和已加工表面的粗糙度。结果表明,在刀具基体同为Si_3N_4的条件下,涂层材质为Ti N/Al_2O_3/Ti C的刀具比Ti N/Al_2O_3的切削性能好;在涂层材质同为Ti N的条件下,刀具基体Al_2O_3/Ti CN比Al_2O_3/Ti C的切削性能好。研究发现:四种陶瓷涂层刀具前刀面磨损形式均为微崩刃和月牙洼,后刀面磨损形式均为磨粒磨损和粘着磨损,涂层的磨损形式均为剥落和扩散磨损。     

微米／纳米复合Ti（C，N）基金属陶瓷刀具切削铸铁的性能研究

利用热压烧结法制备了微米／纳米复合Ti（C,N）／Al2O3金属陶瓷刀具,对研制的三种金属陶瓷刀具（材料编号JT1-JT3）和YG8硬质合金刀具切削铸铁时的切削性能进行了试验研究。结果表明,研制的金属陶瓷刀具适合切削铸铁,其切削性能优于YG8,尤其是JT2刀具不但磨损较小,且加工表面质量较好。分析了刀具的磨损形貌和磨损机理,得出了Ti（C,N）金属陶瓷刀具的主要磨损机理为后刀面磨粒磨损的结论。     

硬质合金刀具高能离子源增强多弧镀AlCrTiSiN梯度涂层制备及性能研究

采用离子源增强的多弧离子镀新技术,在硬质合金刀具表面制备了不同含Si层梯度结构的AlCrTiSiN梯度涂层,并对涂层组织结构、残余应力、结合强度、摩擦磨损以及铣削和钻削加工灰铸铁性能进行了详细的研究。结果表明：不同含Si层梯度结构的AlCrTiSiN涂层主要由固溶的(Al,Cr) N、(Al,Ti) N相和非晶态Si₃N₄相组成。其中,含Si层梯度变化最缓和的G3(Gradient 3)涂层具有较高的结合强度,较低的残余压应力、摩擦因数和磨损率。铣削和钻削试验显示,涂层刀具的切削磨损机理主要表现为磨粒磨损和粘着磨损。G3涂层降低了磨粒磨损,其刀具的铣削和钻削寿命均最高,这主要得益于其含Si层的梯度设计、适当的压应力(-3.8 GPa)以及良好的膜基结合强度。研究结果表明,通过对含Si层进行梯度设计可显著提高涂层刀具的切削性能。     

金属陶瓷螺旋立铣刀槽型优选及应用研究

通过NAK80模具钢的铣削试验,运用全面试验方法研究金属陶瓷螺旋立铣刀螺旋角和径向前角对切削性能的影响,优化了其结构参数,对比研究了涂层和非涂层金属陶瓷立铣刀切削性能、涂层金属陶瓷立铣刀在气冷和水冷条件下切削性能。利用扫描电镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)对主切削刃进行观察,研究了两种刀片的磨损形态及磨损机理。试验结果表明:优选金属陶瓷螺旋立铣刀螺旋角为45°,径向前角为0°;非涂层金属陶瓷螺旋立铣刀不适合加工P类材料,Al Ti N涂层金属陶瓷螺旋立铣刀加工P类材料时磨损形式为粘结磨损和化学磨损;气冷有利于减小刀具磨损,延长刀具寿命;水冷有利于提高零件表面质量,表面粗糙度值可稳定在Ra0. 05以下,但因热冲击作用,其金属陶瓷基体易出现热裂纹,导致出现刀具微崩和涂层不规则脱落现象。     

CrAlN纳米梯度涂层的切削性能研究

针对45#钢进行切削,以YT15车刀为对比,研究了CrAlN纳米梯度涂层的切削性能,利用Fluke Ti X640型热成像仪测试了切削过程中切削区的切削温度,采用超景深三维显微镜观察了刀具的磨痕形貌。结果表明:CrAlN纳米梯度涂层刀具具有更低的切削温度,使用寿命比YT15车刀使用寿命约延长了1.5倍。刀具磨损失效以磨料磨损为主。     

ZrN涂层YT15硬质合金刀具的制备及切削性能

采用中频磁控溅射和电弧离子镀相结合的方法,在YT15硬质合金刀片上制备了三种ZrN涂层,测试了涂层的物理性能,并通过切削试验研究了不同ZrN涂层对YT15硬质合金刀具切削性能的影响,并与无涂层刀具的切削效果进行了对比。结果表明:ZrN涂层的硬度较YT15硬质合金刀具的提高了12 GPa;三种涂层刀具中,有锆过渡层的ZrN涂层刀具降低了切削过程中刀具的切削力,使刀具的耐磨损性能得到提高。     

硬质合金刀具切削Ti6Al4V的磨损机理及特征

为研究硬质合金刀具在不同切削速度下切削钛合金时,刀具材料中的合金成分对刀具磨损机理及特征的影响,采用YG8、YT15和YW2三种牌号的硬质合金刀具进行干切削Ti6Al4V试验。研究切削速度分别为48 m/min、71 m/min、100 m/min时,三种硬质合金刀具的磨损形貌与磨损机理,分析在低、中、高速切削时三种刀具的磨损机理对其磨损速度的影响。结果表明:低速切削时三种刀具均以黏结磨损为主;高速切削时YG8刀具仍以黏结磨损为主,YT15刀具在发生黏结磨损的同时会产生一定程度的扩散磨损和氧化磨损,YW2刀具的磨损中黏结磨损、扩散磨损和氧化磨损占据同样地位;高速切削时选用YW类刀具更为适合。