高速钢刀具激光涂层技术和性能的研究

涂层刀具以其优良的切削性能日益受到关注,本文阐述了高速钢刀具激光涂层技术的可行性和实用性,系统地研究了涂层的组织结构、厚度、显微硬度和耐磨性.实验结果表明:高速钢刀具的激光涂层技术具有使用方便、灵活的特点,涂层后的刀具性能明显提高,其组织结构较未涂层材料有明显改善,其使用寿命较未涂层刀具提高三倍以上.     

采用激光技术开发刀具涂层的新工艺

本文通过采用激光技术和利用现代高技术试验研究手段,对高速钢试块进行涂层后的组织分析以及对激光涂层的厚度、硬度和耐磨性的试验研究,论述了高速钢激光涂层的机理,说明了刀具激光涂层的可行性和有效性,进而提出了采用激光技术开发刀具激光涂层的新工艺。     

金刚石薄膜涂层刀具切削性能与磨损过程的研究

金刚石薄膜具有高硬度、低摩擦系数、高耐磨性和高导热性能。金刚石薄膜涂层刀具高速干切削硅铝合金可提高生产率。通过金刚石薄膜涂层刀具的切削试验和考察其磨损过程，表明了金刚石薄膜涂层刀具的使用寿命明显高于未涂层的硬质合金刀具，金刚石薄膜涂层刀具的磨损是由薄膜的显微断裂而逐渐脱落的过程。     

高速钢刀具TiN涂层工艺与切削试验

本文介绍了等离子体增强磁控溅射离子镀（PEMSIP）TiN涂层技术的工艺、涂层组织结构和性能。试验研究了靶功率和基片负偏压对涂层相组成和性能的影响规律，探讨了Ti2N对涂层的强化作用。试验结果表明，由TiN2和TiN组成的涂层硬度比较高，Ti2N和TiN双相刀具涂层显著提高刀具寿命。     

采用TiCN基涂层以提高刀具寿命

<正> 当采用以复合氮化物为基的耐磨涂层时,刀具寿命可以得到显著的提高。通过对这种涂层的结构强化,亦即改变其沉积温度或成分,效果还可提高。例如,当在刀具工作表面上涂覆TiCN基涂层时,其寿命得到了明显的提高了。     

PVD涂层与未涂层硬质合金刀具切削刀的对比试验研究

应用同型号未涂层、TiN涂层和TiCN涂层硬质合金刀具进行切削试验，用KISTLER三向测力仪、电荷放大器和PC机组成的切削力数据采集系统进行三向切削力采集。试验表明在切削过程中PVD涂层硬质合金刀具的切削力随刀具进给量、切削深度、切削速度的变化规律与未涂层硬质合金刀具相同，但涂层硬质合金刀具的切削力明显小于未涂层硬质合金刀具的切削力。     

涂层刀具的研究现状

高速切削和干切削技术的广泛应用推动了刀具涂层材料和涂层技术的发展.文中全面综述了刀具涂层材料、单涂层和多涂层结构、物理和化学涂层工艺、纳米涂层工艺的最新研究进展.     

切削刀具硬质涂层的结构及其切削性能的研究

阐述了切削刀具用硬质涂层材料的研究现状,分别介绍了二元、三元以及三元以上的碳、氮基涂层材料,探讨了加入不同元素对刀具涂层的结构、机械性能、抗氧化性能和切削性能的影响。涂层材料逐渐由二元材料发展为多元材料,元素的添加使得涂层的结构发生改变,进而影响涂层的力学性能、抗氧化性能,综合性能得到提升,因此使涂层的切削性能得到提高。涂层刀具的应用显著提高了刀具的使用寿命,可有效减少资源的浪费,促进高速干切削技术的发展,刀具涂层技术的发展也促进了制造业向绿色制造发展。     

涂层刀具表面织构化及切削性能研究

采用激光技术在基体为硬质合金的涂层刀具前刀面易发生月牙洼磨损区域进行织构化处理,制备涂层织构化刀具;在液体润滑条件下进行切削试验,研究其切削性能,并与硬质合金织构化刀具及传统刀具进行比较。结果表明:与传统刀具相比,硬质合金织构化刀具和涂层织构化刀具能够有效降低切削力、切削温度和刀屑接触面摩擦因数,涂层织构化刀具效果尤为明显;液体润滑时,由于织构的存在,润滑剂能够渗入到硬质合金织构化刀具和涂层织构化刀具刀屑接触面,因而具有良好的抗黏着性及耐磨性,其中涂层织构化刀具最优。     

TiN涂层插齿刀的切削性能

对空心阴极（ＨＣＤ）控制备的ＴｉＮ涂层的金属学特性以及涂层刀县的切削性能进行了研究。在本文试验条件下，涂层结构为展状．硬度高达ＨＶ２１５７，残余应力为压应力，刀具寿命为未涂层刀具的４．７５倍。阐明了ＴｉＮ涂层高速钢刀具切削性能优于未涂层高速钢刀具的内在原因。     

C离子注入对硬质合金刀具TiN涂层性能的影响

在硬质合金刀具上沉积了PVD—TiN涂层,并采用C离子注入技术对其进行表面改性处理。对涂层截面的微观形貌、显微硬度以及与基体附着力的测试结果表明,C离子注入可使TiN涂层的显微组织细密均匀化,并能明显提高涂层的显微硬度以及与基体的附着力。     

PVD涂层与未涂层硬质合金刀具切削力的对比试验研究

应用同型号未涂层、TiN涂层和TiCN涂层硬质合金刀具进行切削试验 ,用KISTLER三向测力仪、电荷放大器和PC机组成的切削力数据采集系统进行三向切削力采集。试验表明在切削过程中PVD涂层硬质合金刀具的切削力随刀具进给量、切削深度、切削速度的变化规律与未涂层硬质合金刀具相同 ,但涂层硬质合金刀具的切削力明显小于未涂层硬质合金刀具的切削力     

激光熔覆金属基固体自润滑涂层的组织结构

铝合金板料的温成形过程中，为解决模具和铝合金板间的高温润滑问题，开发一种高效、环保的润滑技术非常重要。以Ni45-CaF2-WS2为复合固体润滑材料，分别采用Nd：YAG与CO2激光熔覆技术制备了金属基固体润滑涂层，研究了两种激光熔覆层的组织结构，并分析了两种涂层的组织结构形成机理。结果表明，CO2激光器较Nd：YAG激光器更适合该类涂层的制备。     

单涂层与复合涂层硬质合金刀具性能对比

随着涂层技术的进步，硬质合金刀具涂层种类也在不断地增加，从单一的化合物涂层朝着多元复杂化合物涂层发展。通过多次实验，将单涂层与复合涂层硬质合金的刀具寿命作了比较。研究结果表明，复合涂层刀具在提高切削性能方面效果是显著的。     

高速钢刀具TiN涂层工艺与切削试验

本文介绍了等离子体增强磁控溅射离子镀(PEMSIP)TiN涂层技术的工艺、涂层组织结构和性能。试验研究了靶功率和基片负偏压对涂层相组成和性能的影响规律,探讨了Ti_2N对涂层的强化作用。试验结果表明,由Ti_2N和TiN组成的涂层硬度比较高,Ti_2N和TiN双相刀具涂层显著提高刀具寿命。     

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。     

TiVN涂层的耐磨性与切削性能的关联研究

通过多弧离子镀沉积技术制备了TiN和TiVN涂层,对比了两种涂层在不同工况下的摩擦磨损性能和切削性能,并指出影响刀具涂层服役性能的主要因素。结果表明,V元素掺杂有效提高了TiN涂层的硬度和结合力、减小了TiN涂层的摩擦因数和低温下的磨损率,但V容易氧化的特性导致500 ℃及以上温度TiVN涂层产生较高的磨损率。切削测试表明,在麻花钻的主切削刃和横刃区域两种涂层发生明显的剥落,而在后刀面涂层未发生明显剥落,TiVN涂层较高的膜基结合强度和耐磨性能使得它对刀具的防护效果更佳;刀具涂层的服役性能与其耐磨性能和膜基结合强度有关,刀具的主切削刃和横刃区域对涂层的耐磨性能和膜基结合强度有着苛刻的要求,且切削刃尖端温度较高,对涂层的高温耐磨性能和膜基结合强度要求也高。     

TiAlN涂层刀具切削性能及磨损机理研究

为研究Ti Al N涂层刀具的切削性能和磨损机理,首先采用304不锈钢球对Ti Al N涂层进行摩擦磨损试验,对其磨损形态和摩擦系数进行分析比较。同时,釆用电弧离子镀技术基于YT15硬质合金刀具制备了YT15-TiAlN涂层刀具,并利用该刀具对40Cr钢进行了切削试验;同时,将涂层摩擦磨损特性、切削力以及刀具磨损机理作为衡量指标进行讨论研究,并与未涂层刀具进行对比。结果表明,YT15-TiAlN涂层刀具的切削性能大幅提高,Ti Al N涂层改善了刀具的摩擦特性,抗磨损能力大大增加,刀具的使用寿命提高了约1倍左右。     

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。     

晶粒细化对金刚石涂层刀具切削性能的影响

金刚石涂层具有高硬度、低摩擦系数、高耐磨性和高导热性能。本文着重介绍了金刚石涂层刀具的发展动向及现状,并通过金刚石涂层刀具的切削试验表明了金刚石涂层刀具的使用寿命明显高于未涂层的硬质合金刀具,采用金刚石涂层刀具进行切削可以获得更高的表面加工质量和生产率。