离子镀TiAlN工具涂层的微结构与切削性能

研究并比较了TiAlN和TiN涂层的成分、微结构、力学性能与抗氧化性及涂层铣刀的高速切削性能和涂层钻头的切削性能。结果表明,TiAlN和TiN涂层同为单相的NaCl型结构,并都呈现择优取向的柱状晶,TiAlN涂层的硬度远高于TiN涂层的硬度,TiAlN涂层的抗氧化温度明显高于TiN涂层的抗氧化温度。在高速铣削条件下,TiAlN涂层铣刀的后刀面磨损速率仅为TiN涂层铣刀的约四分之一。在钻孔数相同时TiAlN涂层钻头的磨损量也显著低于TiN涂层钻头。TiAlN涂层刀具的使用寿命显著高于TiN涂层刀具。     

坚韧的TiCN刀具涂层

新一代的耐磨涂层TiCN是由多重涂层结合而成,总厚度为0.002mm,其硬度明显高于TiN涂层。而且TiCN涂层可以最大限度地防止磨料磨损并具有出色的热化学稳定性和卓越的润滑性。 Niagara Cutter公司根据四种不同类型(直径均为15.9mm)无涂层高速钢、TiN涂层高速钢、TiCN涂层高速钢和整体硬质合金的四槽端铣刀所进行的切削试验表明,这四种刀具材料铣刀所达到的切削速度分别为425、900、1200和1500r/min。试验工件材料为4140钢,零件硬度为HB275。还有一厂家将TiCN涂层刀具与高速钢刀的切削     

硬质合金铣刀涂层性能的试验研究

针对涂层材料改善刀具切削性能这一问题,本文采用常速试验和高速试验的方法,对比分析了七种涂层材料对铣刀切削性能的改善程度。试验结果表明:涂层性能优越与否与切削速度有很大关系,AlCrN和TiAlCN涂层铣刀更适合高速切削;而AlTiN涂层铣刀不适合高速切削;TiN涂层铣刀无论在常速和高速切削时性能均表现不佳,高速切削时磨损相对更快;CrN+TiN复合涂层抗氧化能力较好,但抗磨能力相对较差。     

加C改善TiN涂层

<正> TiCN涂层的硬度(3000HV)比TiN涂层(2300HV)高,几乎能弥合未涂层硬质合金的性能差距。在某些切削场合,费用较低的TiCN涂层高速钢刀具现在可与未涂层硬质合金刀具竞争。铣削:硬质TiCN涂层与韧性高速钢基体相结合,可使铣刀接近至今只有用硬质刀具才能达到的综合性能和表面速度。据称,TiCN涂层立铣刀的金属切除率提高3～2倍,寿命几乎提高5倍。     

两种PVD涂层刀具

<正> 1.TiAIN 涂层刀具第16届日本国际机床博览会上展出了采用此种涂层的立铣刀。涂层为暗紫包,涂层厚度约2～4μm,商品名为BALINIT-H。这种涂层可用于高速钢刀具,也可用于硬质合金刀具。TiAIN 涂层高速钢刀具可用于铸铁、铸铝的切削加工,主要特点是在高温条件下,刀具基体材料的硬度不会下降。TiAIN 涂层硬质合金刀具(车刀、钻头、立铣刀等)切削性能十分理想,主要特点是,在高温条件下,热传导率低,刀具在热负荷较大的情况下,仍能正常切削。2.TiCN 涂层立铣刀这种刀具的特点是,后面磨损比 TiN 涂层小,切削非常稳定。涂层厚度1～4μm,涂层硬度为 HV3000,摩擦系数约为0.3。TiCN 涂层立铣刀可用于抗拉强度达900N/mm~2以上的钢种的切削加工,对于加工硬化严重的不锈钢等材料,切削效果也很好。TiCN 涂层除用于切削工具外,还可用于冷轧成形的模具,经 TiCN 涂层处理的模具,硬度和强度明显提高,使用寿命大幅度延长。     

TiAlN涂层的制备及其高速铣削淬硬钢的切削性能研究

利用电弧离子镀在硬质合金刀具上沉积TiAlN涂层,该涂层由TiN过渡层和TiAlN涂层组成。采用扫描电子显微镜(SEM)、纳米硬度计和球盘摩擦测试等方法对涂层的显微组织和力学性能进行分析表征。在干式切削条件下,通过高速铣削测试淬硬(Crl2MoV,62 HRC),对涂层的切削性能进行了研究。结果表明:沉积的TiAlN涂层硬度高达31GPa,能有效地提高硬质合金刀具的高速切削性能。并对相关磨损机制进行了讨论。     

镀层强度和耐磨性的提高

<正> 研究了TiC、TiN、Tic+TiCN+TiN和TiC+Al_2O_3涂层硬质合金BK6和10K8在车削和铣削45号钢和y8钢时的切削性能。结果表明,镀TiC+Al_2O_3和TiC+TiCN+TiN复合镀层的硬质合金(1255)具有最高的切削性能。对单层涂层切削性能低的原因进行分析后,确定了复合涂层形成时结构的优化途径。例如,在TiC涂层中,碳化物晶粒的尺寸沿厚度向表面增大,并可能超过基体硬质合金碳化物     

涂层钻头加工不锈钢磨损机理研究

研究了TiN、TiAlN、TiCN三种高速钢涂层专用麻花钻头钻削加工1Cr18NigTi奥氏体不锈钢时的刀具寿命以及刀具表面涂层的磨损特性。通过研究刀具寿命以及对刀具前刀面涂层磨损形态和元素成分的变化规律，揭示了三种涂层钻头的磨损机理。结果表明：在中低速、湿切削的情况下，TiCN涂层要优于TiAlN涂层，明显优于TiN涂层；TiCN涂层高速钢专用钻头较TiAlN、TiN涂层高速钢专用钻头更加适合不锈钢的钻削加工。研究结果对提高不锈钢钻削加工效率与加工质量具有重要意义。     

三种涂层钻头钻削不锈钢的切削性能研究

以轴向力和扭矩为判据比较分析了三种涂层高速钢钻头钻削不锈钢时的切削性能。试验结果表明 :TiN表面多层涂层钻头钻削效果最好 ,TiCN表面多层涂层钻头次之 ,TiN单层涂层钻头钻削效果最差。同时发现 :不同涂层钻头钻削不锈钢时产生的轴向力和扭矩值随进给速度的增加而增大 ,但在固定进给速度 (0 .12mm/r)、改变转速时 ,三种涂层钻头的轴向力与扭矩值在转速为 1.4r/s时最小 ;转速增加至 2 .0r/s时轴向力和扭矩增至最大 ;转速继续增加至 2 .6r/s时轴向力与扭矩值开始下降     

涂层高速钢组合拉刀拉削高强度合金钢的试验研究

研制了TiN和TiCN两种涂层高速钢精密组合拉刀。通过这两种涂层拉刀与未涂层拉刀的对比切削试验 ,研究了加工高强度合金钢内孔螺旋键槽时刀片的磨损性能及重磨前刀面对刀具切削性能和加工表面粗糙度的影响 ,并分析了提高涂层刀具寿命的机理     

TiCN涂层硬质合金刀具铣削性能研究

采用Kistler三向压电铣削测力仪测试了刀具切削45钢过程中的切削力,利用超景深显微镜、扫描电镜和能谱仪观察分析刀具切削后的磨痕宽度、形貌和成分,获得了未涂层刀具HSS、TiN和TiCN涂层刀具的切削时间与磨痕宽度关系图,探讨了刀具的切削失效机理。采用XRD分析了涂层刀具铣削前的相结构,结果表明:TiN与TiCN涂层均表现为fcc-TiN相结构,TiCN具有明显的(111)择优取向,TiN择优取向不明显。切削试验表明:在磨痕宽度达到0.3mm时,TiCN涂层刀具的切削时间比TiN涂层刀具切削时间约长2.5倍,同时整个切削过程中TiCN比TiN具有更低的切削力。这可能是因为TiCN涂层比TiN涂层具有更高的硬度和耐磨性,并且切削过程中TiCN涂层中固溶的C能析出至晶界处,起到润滑作用,降低刀具与工件材料之间的摩擦,减小切削力,延长刀具使用寿命。SEM和EDS分析表明:TiN涂层刀具磨损失效机理为磨料磨损和粘着磨损,而TiCN涂层刀具失效以磨料磨损为主。     

Tribological evaluation of TiN and TiAlN coated PM-HSS gear cutter when machining 19MnCr5 steel

Two PVD coated powder metallurgy high speed steel (PM-HSS) gear cutters were investigated when machining helical gears made from AISI 19MnCr5 steel with hardness between 140 and 180 HV. Machining trials were carried out with gear cutters coated with TiAlN (nano layers) and TiN (mono layer). Crater and flank wears were measured and analysed after all the machining trials. Analyses of the worn tools show that the TiAlN coated gear cutter performed better than the TiN coated gear cutter. This can be attributed to its nano layers and the higher hardness of the TiAlN coating. The dominant tool wear mechanisms were adhesion, abrasion, delaminating of the coating layer and chipping of the cutting edge.     

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。     

真空阴极电弧沉积（Ti,Al）N薄膜的应用研究

为了提高TiN涂层刀具的耐磨性,采用钛铝合金靶,以真空阴极电弧沉积法制备了（Ti,Al)N涂层,对膜层形貌成分,组织结构及硬度进行了测试及研究,并试验了（Ti,Al)N涂层高速钢钻头及YG6硬质合金刀具的使用寿命,结果表明：（Ti,Al)N涂层硬度高达HV0．1,15,3700,（Ti,Al)N涂层使高速钢钻头及YG6硬质合金刀具的使用寿命显著提高。     

淬硬钢的铣削加工

介绍适合于淬硬钢铣削加工的刀具材料与刀具涂层技术。针对淬硬钢的铣削加工,通过切削实验,比较硬质合金铣刀不同涂层材料的切削性能,探索适合高度金属材料的高速加工方法。     

Tool wear and tool life characteristics of unconventional sintered carbides in the intermittent cutting of hardened steel

Carbides coated with TiC, TiN, TiC/TiN or TiC/Al₂O₃ coatings on a tough hard material base and TiC-containing hard material of modified composition and structure were used to investigate tool-wear and tool-life characteristics in face milling of martensitic steel of hardness 300–600 HV. Tool-life behaviour with increasing hardness and cutting speed was determined. Characteristic wear mechanisms are discussed on the basis of light and scanning electron microscopy observations.     

高硅铝合金的金刚石涂层刀具铣削损伤机理研究

高硅铝合金由于硅含量很高,故切削加工性较差,切削刀具极易磨损且已加工表面存在大量缺陷.为进一步研究材料加工损伤,采用化学气相沉积法制备了金刚石涂层铣刀,开展70％Si/Al(70％指质量分数)合金材料铣削试验.试验研究了铣削力、刀具磨损及加工损伤机理,并与常用TiN涂层铣刀进行了对比.结果 表明:铣削过程中由于初晶硅硬...