CVD金刚石涂层刀具铣削高体分SiCp/Al复合材料特性研究

以65%高体分SiC颗粒增强铝基(SiCp/Al)复合材料为试件材料,采用热丝化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition,CVD)法制备的硬质合金常规(μm级)金刚石薄膜涂层立式键槽铣刀进行铣削试验,研究铣削力的变化规律、工件表面的微观形貌,以及刀具的磨损和刀具寿命,并与未涂层硬质合金铣刀进行对比,分析了该材料的铣削机理,评价了金刚石薄膜涂层铣刀的涂层效果。结果表明:在相同的切削用量条件下,金刚石涂层刀具比未涂层硬质合金刀具的各向铣削力降低20%~60%;加工初期,未涂层硬质合金刀具所获得的工件表面质量较好,但在加工中后期,未涂层硬质合金刀具所获得的工件表面质量迅速恶化,而金刚石涂层刀具所加工工件的表面质量较为稳定,刀具寿命比未涂层硬质合金刀具提高了3~5倍,因此,常规金刚石薄膜涂层刀具较适合应用于高体分SiCp/Al复合材料的粗加工或半精加工。     

CVD金刚石薄膜涂层铜线拉丝模的制备与应用

提高金刚石薄膜的表面质量和附着力是实现CVD金刚石涂层在耐磨器件领域中广泛应用的关键因素.本文通过优化沉积工艺参数,采用直拉丝化学气相沉积法在WC- Co硬质合金拉丝模内孔表面沉积金刚石薄膜.检测了该涂层的表面形貌、薄膜质量以及表面粗糙度,并把所制备的CVD金刚石薄膜涂层拉丝模具在拉拔铜线材生产线上进行了应用试验,结果...     

硬质合金刀具Al_2O_3涂层摩擦磨损性能研究

对硬质合金刀具进行等离子体化学气相沉积氧化铝涂层处理,并将其与未涂层刀具试样在干摩擦条件下进行滑动摩擦试验,比较其摩擦磨损性能并分析磨损机制。结果表明,等离子体化学气相沉积氧化铝涂层能使刀具获得高硬涂层,平均硬度比未涂层刀具提高30.1%,能有效降低刀具表面摩擦因数,明显提高硬质合金刀具的耐磨性能。     

火车车轮轮毂加工用刀片涂层的研究

为了满足现代高速列车关键零部件的精密加工的需求,通过对涂层结构及表面的优化设计,开发了一种新型的适合高强度加工的涂层工艺技术。对开发的新型硬质合金涂层刀具进行了扫描电镜(SEM)、表面粗糙度检测及现场切削测试等分析。研究表明,制备的新型涂层刀具在经过优化处理后,能有效地改善刀具的各项性能,大幅度提高刀具寿命。     

不同涂层的硬质合金菱齿立铣刀铣削CFRP的性能研究

碳纤维复合材料(CFRP)是典型的难加工材料,工件加工表面质量差、刀具寿命短是最突出问题。硬质合金菱齿立铣刀每个刀齿上均有右旋刃和左旋刃,在铣削CFRP时能有效抑制工件表面毛刺、撕裂等现象的发生,解决了工件加工表面质量差的问题。铣削CFRP时,如何提高刀具使用寿命是非常急迫的问题。本文选用不同涂层的硬质合金菱齿立铣刀在相同切削条件下对CFRP进行铣削加工,对工件加工表面质量、刀具寿命和刀具磨损进行分析,旨在找到铣削加工CFRP合适的硬质合金刀具,更好地解决CFRP的切削加工难题。     

微喷砂前处理对AlCrN涂层刀具表面完整性的影响

对YG8硬质合金进行微喷砂前处理,然后采用物理气相沉积法制备AlCrN涂层。研究微喷砂前处理工艺参数对涂层表面完整性(表面形貌、表面粗糙度、表面硬度及表面应力)的影响。结果表明,合适的微喷砂参数(P=0.3 MPa,T=30 s)可以减少涂层刀具表面缺陷,降低涂层刀具的表面粗糙度Ra,提高涂层刀具显微硬度和表面残余应力。探究了微喷砂前处理对涂层刀具表面完整性的影响规律,优化了微喷砂工艺参数,有助于推动涂层刀具表面处理技术的发展。     

刀具涂层技术的应用

自20世纪60年代末化学气相沉积(CVD)涂层硬质合金刀片问世以来,涂层技术被广泛应用于硬质合金可转位刀具的表面处理。而20世纪80年代初,TiN物理气相沉积(PVD)涂层高速钢刀具的出现,又使高速钢刀具的性能发生了革命性的变革。由于涂层技术可有效提高切削刀具的使用寿命,     

金刚石涂层硬质合金阶梯刀具的制备及钻削特性

采用双层热丝化学气相沉积(CVD)法在硬质合金阶梯刀具表面制备了金刚石涂层,对比分析了无涂层和涂层刀具钻削复合纤维刹车片的钻削特性和磨损性能以及加工孔的表面质量。结果表明:在高速钻削条件下,涂层刀具的轴向力和扭矩明显小于无涂层刀具的,表现出更好的钻削性能;当以相同的转速和进给量钻削出10个孔后,涂层刀具的后刀面磨损高度约为0.025mm,远小于磨损标准(0.2mm),无涂层刀具的后刀面磨损高度(0.15mm)则接近磨损标准,涂层刀具的耐磨性能优于无涂层刀具的;涂层刀具钻削孔的四周圆滑,没有毛刺及撕裂现象,其表面质量好于无涂层刀具钻削孔的。     

YT15硬质合金成形铣刀的金刚石涂层制备及应用研究北大核心

针对YT15硬质合金B212型成形铣刀片,采用两种不同的化学试剂对硬质合金基体预处理,以热丝化学气相沉积的方法沉积微米级金刚石薄膜。以65%高体分SiC颗粒增强铝基复合材料为试件材料,对比考察了金刚石薄膜涂层成形铣刀与未涂层硬质合金铣刀的切削特性,从而对铣刀的涂层效果进行评价。结果表明:经预处理后的YT类硬质合金表面粗糙度较YG类减小约10%,以平行布置热丝方式和现有的沉积工艺涂覆的金刚石薄膜均匀性较好;涂覆的金刚石薄膜在铣削过程中具有良好的附着强度,且经酸碱预处理及相应的涂层工艺较适合此类材料的粗加工,醇碱预处理方法较适合其半精加工;涂层刀具持续加工后的工件表面质量优于且稳定于未涂层刀具。     

复合化学气相沉积法制备厚膜α-Al_2O_3涂层硬质合金刀具

研究了厚膜α-Al2O3涂层硬质合金刀具的涂层设计方法,探索了采用中、高温连续复合化学气相沉积技术(MHT-CVD)生产厚膜α-Al2O3涂层硬质合金刀具的工艺,表征了复合涂层的微观结构,并对厚膜α-Al2O3涂层硬质合金刀具的性能进行了测试。研究表明,通过MHT-CVD工艺生产的厚膜α-Al2O3涂层硬质合金刀具具有比普通TiN涂层硬质合金刀具更佳的切削性能。     

PVD涂层硬质合金钻头钻削SKD61模具钢试验的研究

涂层技术在切削刀具中得到越来越广泛的应用,性能优异的涂层可以显著改善刀具表面性能,提高其高温硬度、隔热性能、热稳定性及冲击韧性,从而可大幅度提高刀具的切削速度和寿命。基于常见的钻削加工方式以及难加工材料SKD61模具钢,采用应用广泛的刀具涂层工艺PVD(物理气相沉积)涂层,进行了系统的切削试验。分别从切削力、加工表面质量、切屑变形机理等方面,对不同涂层刀具的切削性能做出了对比分析和基于试验结果的合理判断。     

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...     

TiAlN涂层刀具对不同调质状态40Cr钢切削性能研究

为了更好地指导TiAlN涂层刀具在金属切削加工中的应用,采用物理气相沉积法制备了TiAlN涂层刀具,应用TiAlN涂层刀具和未涂层刀具对不同调质状态的40Cr钢进行了干式切削试验。通过对切削过程中切削力和切削温度检测,考察了TiAlN涂层刀具的切削性能。结果表明,与YTl5硬质合金刀具相比,TiAlN涂层刀具适合切削高硬度的金属材料,且优越性更明显。     

TiN涂层高速钢刀具耐热性的研究

研究了切削过程中TiN涂层高速钢刀具的切削温度场分布特征及其生热、导热特征。通过试验证明了TiN薄膜的热学特征与其晶体结构类型有关 ,用不同工艺方法得到的TiN涂层高速钢刀具的耐热性、耐磨性亦存在明显差别 ,为TiN涂层刀具沉积工艺参数的优化、刀具几何参数及切削用量的合理选择提供了理论依据。     

Damage of physical vapor deposition coatings of cutting tools during alloy 718 turning

Ni-based superalloys are typically difficult-to-cut materials. Therefore, the lifespan of cutting tools used to cut these materials is shorter than that of tools used on other materials. This study develops a new coating for cutting tools that has properties required for the turning of Ni-based superalloys. This study examined the cutting performance of TiN-coated cutting tools deposited by arc ion plating according to the damage of the coating and determination of the required properties of the coatings. To evaluate cutting tool damage, many analysis methods were used at each step of damage accumulation. Plastic deformation of the coating was observed at rake and flank face edges by scanning ion microscopy and transmission electron microscopy (TEM). Furthermore, the fracture of the coating near the surface defects (e.g., droplets, voids) was due to the interaction between the work material and surface defects. Moreover, using electron probe microanalysis, scanning auger microscopy, and TEM, the work material was confirmed to adhere to the cutting edge physically or mechanically, not chemically. This means that oxidation and diffusion did not occur in the interface between the adhesive material and coating after cutting. Finally, the effectiveness of different coating types, varying in both composition and deposition method, was verified by evaluating the effect of damage reduction. Using coatings with greater stability at high temperatures and fewer defects can reduce damage of the coated cutting tools, increasing tool lifespan.     

基于切削力的PVD涂层刀具性能研究

本文在干式切削条件下,选用钴基硬质合金无涂层数控刀具和钴基硬质合金基体TiAlSiN与TiAlN/Ta涂层数控刀具,分别切削淬火态45钢(52HRC);车削时,采用SW-1车刀空间受力分析仪测量刀具在车削状态下的三向力;结合对被加工件的表面粗糙度测定,探讨TiAlSiN、TiAlN/Ta涂层刀具在相同条件下的三向力、摩擦力和摩擦系数与无涂层钴基硬质合金刀具的差异。结果表明,在车削高硬度材料时,涂层及其成分对车刀三向力和摩擦系数均有较大影响,TiAlN体系中加入稀土元素Ta形成的TiAlN/Ta多层涂层刀具的三向力、摩擦系数明显小于TiAlSiN涂层刀具,而且被加工件的表面粗糙度更小。     

氮化碳刀具在硬质面加工中的应用

分析当前各种刀具材料的优缺点,回顾氮化碳的历史,分析氮化碳涂层在刀具上应用的可行性,通过研究氮化碳刀具的实用效果认为氮化碳刀具将具有广阔的应用前景。     

离子镀TiCN和TiN工具涂层的微结构与切削性能

采用电弧离子镀技术在硬质合金铣刀和钻头上镀覆了TiCN和TiN涂层,研究并比较了两种涂层的微结构与力学性能,以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,TiCN和TiN涂层同为单相的Na-Cl型结构,并都呈现(111)择优取向的柱状晶,TiCN涂层的硬度为34.6GPa,远高于TiN涂层25.1GPa的硬度。在高速铣削条件下,TiCN涂层铣刀的后刀面磨损速率仅为TiN涂层铣刀的约三分之一。TiCN涂层钻头在钻孔数为TiN涂层钻头两倍时的磨损量仍低于TiN涂层钻头。TiCN涂层的高硬度及在较高切削线速度下的减摩作用是这种涂层刀具寿命提高的重要原因。     

High-Speed Machining of Malleable Cast Iron by Various Cutting Tools Coated by Physical Vapor Deposition

The coating material of a tool directly affects the efficiency and cost of machining malleable cast iron.However,the machining adaptability of various coating materials to malleable cast iron has been insufficiently researched.In this paper,turning tests were conducted on cemented carbide tools with different coatings(a thick TiN/TiAlN coating,a thin TiN/TiAlN coating,and a nanocomposite(nc)TiAlSiN coating).All coatings were applied by physical vapor deposi-tion.In a comparative study of chip morphology,cutting force,cutting temperature,specific cutting energy,tool wear,and surface roughness,this study analyzed the cutting characteristics of the tools coated with various materials,and established the relationship between the cutting parameters and machining objectives.The results showed that in malleable cast iron machining,the coating material significantly affects the cutting performance of the tool.Among the three tools,the nc-TiAlSiN-coated carbide tool achieved the minimum cutting force,the lowest cutting tempera-ture,least tool wear,longest tool life,and best surface quality.Moreover,in comparisons between cemented-carbide and compacted-graphite cast iron machined under the same conditions,the wear mechanism of the coated tools was found to depend on the cast iron being machined.Therefore,the performance requirements of a tool depend on multiple factors,and selecting an appropriately coated tool for a particular cast iron material is essential.