复合固体润滑材料涂层高速钢刀具的减摩性能

用M-2型摩擦磨损实验机研究了多种固体润滑材料复配时的减摩性能。结果表明:MoS2、石墨和Al2O3三种固体润滑材料按一定比例复配制成的涂层比各自单因素制成的涂层减摩性能有了很大提高;固体润滑涂层涂敷在高速钢麻花钻头、车刀上进行对比试验,固体润滑涂层麻花钻头的使用寿命比未涂层钻头同样钻削条件下提高了近3倍;固体润滑涂层车刀的耐磨性及使用寿命比未涂层车刀都有所提高,且工件表面质量更好。     

耐高温复合固体润滑涂层的研究

MoS2、WS2、Sb2O3三种物质都是常见的金属基固体润滑剂,且性能优良,但作为单一涂层的局限性较大,因此,可将三种物质复配组成一种耐高温复合固体润滑涂层,设计正交试验,优化涂层配比,通过高温摩擦磨损试验和电镜探讨该耐高温复合涂层的润滑性能、分析其润滑机理。     

耐高温复合固体润滑涂层的研究

常见的金属基固体润滑剂MoS 2、WS 2、Sb 2 O3性能优良,但作为单一涂层的局限性较大.将3种固体润滑剂复配成一种耐高温复合固体润滑涂层,通过正交试验得到优化的涂层配比,通过高温摩擦磨损试验考察该复合涂层的润滑性能.结果表明,在高温高压下该复合涂层具有较低的摩擦因数和良好的耐磨性能.电镜分析表明,高温高压摩擦磨损试验后,涂层试件表面仍然存在较均匀的固体润滑膜,可以起到很好的润滑作用.     

双金属轴承材料表面黏结润滑涂层摩擦学性能研究

在HDM-10型端面摩擦磨损试验机上进行油润滑及规律变载条件下的摩擦磨损试验,考察了石墨﹑MoS2及其复合黏结润滑涂层的摩擦磨损性能.结果表明:固体润滑涂层显示了较好的减摩耐磨性能,摩擦副正常阶段的摩擦系数在0.09以下,摩擦温升小,涂层的承载载荷都超过了2 800 N,最高达到4 800N;石墨与MoS2有较好的协同效应,当石墨、MoS2与胶黏剂的比例为3∶ 2∶ 10时,涂层的摩擦学性能最佳.     

立方氮化硼复合固体涂层的摩擦学性能研究

将固体润滑剂MoS2、WS2、Sb2O3与立方氮化硼（CBN）复配制备成复合固体涂层,通过正交试验确定复合固体涂层各组元的最优配比,在高温高压条件下考察复合固体涂层的摩擦学性能。试验结果表明,CBN、WS2、MoS2、Sb2O3的质量比为3∶2∶2∶1时,制备的CBN复合固体涂层摩擦因数最低,其中CBN和WS2在复合涂层中起主要的减摩抗磨作用。制备的CBN复合固体涂层在高温高压下仍具有优良的减摩抗磨性能,其摩擦因数随温度的升高而增加,随压力的增加而降低。     

MoS2／Zr复合涂层高速钢刀具的切削性能研究

采用中频磁控溅射和多弧离子镀相结合的工艺在M2高速钢麻花钻表面沉积制备了MoS2/Zr复合涂层,考察了复合涂层的表面形貌及力学性能,在干式切削条件下研究了复合涂层刀具钻削45钢的切削性能.结果表明,与纯MoS2 涂层相比,MoS2/Zr 复合涂层的硬度显著提高,与无涂层高速钢刀具相比,MoS2/Zr复合涂层刀具的切削能力提高了约4倍.复合涂层的存在使得刀具主切削刃的后刀面磨损量明显减小,刀具的黏结磨损和磨粒磨损程度显著降低.MoS2/Zr复合涂层刀具后刀面和横刃的磨损形式主要为涂层的分层剥落,同时伴随有一定程度的黏结磨损和磨粒磨损.     

Al2O3/TiC/CaF2自润滑陶瓷刀具切削过程中的减摩机理

在Al2O3/TiC陶瓷刀具基体内加入固体润滑剂CaF2来改善其摩擦学特性,制备出Al2O3/TiC/CaF2自润滑陶瓷刀具.以该陶瓷刀具对45钢进行干切削试验,结果表明添加固体润滑剂的Al2O3/TiC/CaF2自润滑刀具的摩擦因数比未添加固体润滑剂的Al2O3/TiC陶瓷刀具显著降低,表现出了良好的减摩效果.在切削过程中,Al2O3/TiC/CaF2自润滑陶瓷刀具中的固体润滑剂由于受到摩擦和挤压作用而析出,能在刀具前刀面上形成润滑膜,可阻止刀-屑间的粘着,显著降低前刀面与切屑间的平均摩擦因数.对自润滑陶瓷刀具切削后磨损表面显微分析表明,前刀面在切削过程中形成了自润滑膜的生成、破损、脱落和再生的循环过程.因此,Al2O3/TiC/CaF2自润滑陶瓷刀具在其整个生命周期内始终具有润滑效果.     

刀具涂层对42GrMo钢切削性能的影响研究

针对生产加工中采用较高切削速度切削直径和长度尺寸较大的42GrMo钢零件时刀具磨损严重的情况,运用DEFORM-3D有限元软件对42GrMo钢的切削过程进行仿真,得出TiN-Al2O3-TiCN复合层和Al2O3单层两种硬质合金涂层刀具对切削力和切削温度的影响。仿真结果表明采用TiN-Al2O3-TiCN涂层刀具的切削温度明显低于Al2O3涂层刀具,有利于提高刀具的耐用度。     

复合固体润滑膜的切削性能研究

机床进行切削加工时,通常需要消耗大量的切削液,为了实现节能减排,将磷化膜和含钛酸钾晶须的固体润滑膜组成的复合固体润滑膜涂敷在高速钢车刀上,进行切削试验,并与切削油(煤油)进行切削效果对比。结果表明,复合固体润滑膜的切削性能与煤油切削油相当,且可有效降低高速钢刀具的磨损量,特别是在较大的进给量时;高速钢刀具表面经涂敷复合固体润滑膜后,能改善切削时润滑条件,减少切屑和刀具的黏附,提高刀具的耐磨寿命和加工精度。     

基于固体润滑剂与原位反应双机制自润滑陶瓷刀具

采用真空热压烧结工艺,以Al2O3/TiB2为基体、CaF2为添加剂制备了Al2O3/TiB2/CaF2(ABF)自润滑陶瓷刀具,并对其进行了摩擦磨损试验和淬硬钢干切削试验。在摩擦磨损试验过程中,测定了4种不同CaF2含量的ABF陶瓷材料样品。摩擦磨损试验结果表明,ABF材料的平均摩擦因数随着CaF2含量的增加而减小,这是因为固体润滑剂CaF2在磨损过程中生成的润滑膜起到了一定的减摩作用。将ABF刀具和普通陶瓷刀具(AG2)在120 m/min切削速度下对45淬硬钢进行干切削试验,切削试验结果表明,ABF前刀面的平均摩擦因数比AG2陶瓷刀具前刀面的平均摩擦因数要显著偏小,主要原因是ABF自润滑陶瓷刀具在高速切削时,固体润滑剂CaF2和自身TiB2的原位反应同时生成了润滑膜,这种双重机制下生成的润滑膜具有极佳的润滑性能,其润滑效果随温度和切削速度的增加而显著提高。     

Sb2S3和MoS2的协同作用对摩擦材料摩擦性能的影响

采用MPX-2000型磨损试验机和定速摩擦实验机分别测试不同载荷及不同温度下固体润滑剂Sb2 S3和MOS2对摩擦材料摩擦性能的影响,探讨2种固体润滑剂的协同作用;采用扫描电镜分析摩擦材料磨损后摩擦表面的微观形貌.结果表明,固体润滑剂Sb2 S3和MoS2具有良好的协同效应,可大大改善摩擦材料的摩擦性能,这是因为MOS2和Sb2 S3分别在制动过程中的低温段和高温段起到良好的润滑作用.当Sb2S3的体积分数为6%,MoS2的体积分数为3%时,摩擦材料的摩擦性能最佳.     

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。     

陶瓷刀具的发展与应用

综述了氧化铝系和氮化硅系两类陶瓷刀具的发展现状 ,阐述了这两类陶瓷刀具的力学性能与切削性能 ,讨论了它们的特点、加工范围以及适合的切削加工用量 ,提出了刀具选择及使用要点     

涂层Si_3N_4陶瓷刀具切削性能研究

研究了不同切削参数对TiN+Al2O3涂层氮化硅陶瓷刀具切削灰铸铁的切削性能的影响,使用工具显微镜、SEM/EDS手段分析了涂层氮化硅刀具的磨损机理,实验还采用相同基体氮化硅陶瓷刀具做了对比分析。研究结果显示TiN+Al2O3涂层氮化硅刀具可以承受比较大的切削用量,对提高加工效率有重大意义;还发现涂层氮化硅陶瓷刀具主要失效形式为磨粒磨损,粘结磨损,在较高切削速度条件下前刀面还会出现因化学磨损形成的月牙洼。     

溅射沉积MoS_2/Sb_2O_3复合润滑膜的摩擦磨损过程与失效分析

采用UMT-2型球-盘摩擦磨损试验机研究溅射沉积MoS2/Sb2O3复合固体润滑膜的滑动摩擦磨损寿命,采用显微镜分析球-盘摩擦副在不同磨损阶段的磨损形貌与磨损状况,并对磨痕位置S、Mo元素进行XPS分析。结果表明:在摩擦磨损寿命试验过程中,摩擦副的接触方式最开始的点接触逐步过渡到面接触;MoS2固体润滑膜对滑动摩擦副的延寿作用是基底材料表面的有效厚度润滑膜及MoS2对摩擦偶件(钢球)的转移;机械磨损的剪切剥离效应是润滑失效的主要原因,MoS2的氧化在一定程度上加剧了润滑失效的进程。     

硬质合金刀具车削氧化铝陶瓷生坯的磨损机理研究

陶瓷生坯是未经烧结的陶瓷压坯,粉体颗粒间未形成冶金结合力,没有陶瓷的硬、脆等特性,因此可以利用这一优点用车削方式加工陶瓷生坯。用冷等静压技术制备Al2O3陶瓷生坯柱体进行车削试验,探究陶瓷生坯切削加工质量和刀具磨损机理。试验表明刀具主要受到磨粒磨损且适当改变切削参数能明显改善加工表面质量和刀具寿命;并且在试验参数范围内,随着背吃刀量的增加,刀具寿命随之增加;进给量对刀具寿命影响不明显。     

陶瓷与灰铸铁配副在水润滑下的摩擦学性能

比较了在蒸馏水润滑下Si3N4、Al2O3陶瓷与灰铸铁副的摩擦学性能,结果表明：Al2O3陶瓷的磨损体积远小于Si3N4,但与Si3N4配副时灰铸铁的磨损体积明显小于与Al2O3配副时的磨损体积。其摩擦系数也较小（0.02)。用SEM观察发现Al2O3陶瓷磨擦表面粗糙,有少量的转移膜形成;而Si3N4磨擦表面光滑,与其对应的灰铸铁磨面上存在含石墨的润滑膜。     

金属冷塑成型用润滑剂研究

研究了蓖麻油加入二硫化钼、铝粉、石墨等添加剂后摩擦磨损性能以及极压性能的变化。用四球摩擦磨损试验机进行对比实验,研究了二硫化钼、铝粉、石墨、磁流体对摩擦因数、磨损的影响。结果表明:(1)蓖麻油为基础油,添加二硫化钼等添加剂,能提高蓖麻油的减摩、抗磨和极压性能。(2)含MoS210 g/L,A l粉30 g/L,石墨50 g/L的蓖麻油其减摩、抗磨和极压性能最好。(3)二硫化钼能起到极压添加剂的作用;A l粉能提高润滑油的稳定性;石墨含量是影响润滑剂摩擦因数最主要因素。     

微织构Al_2O_3-TiC陶瓷刀具切削性能仿真研究

前刀面有微织构的刀具与无织构刀具的切削性能不同。为了研究Al_2O_3-Ti C陶瓷刀具前刀面凹坑微织构分布对刀具切削性能的影响,使用ABAQUS对陶瓷刀具进行三维建模,将模型导入有限元分析软件Advantedge中,在相同条件下,对无微织构和有微织构刀具进行三维切削仿真,对比其切削力、切削温度及应力分布,结果表明,具有特定凹坑微织构参数的Al_2O_3-Ti C刀具在切削过程中可降低切削力,改善温度和应力分布。     

切削高硬度钢的 Al_2O_3-TiC 陶瓷刀具

采用热压方法制备了含有１０％～５０％ＴｉＣ和不同粒度的Ａｌ２Ｏ３ ＴｉＣ陶瓷刀具，研究了刀具的切削性能。试验表明，在车削合金工具钢时，ＴｉＣ含量为２０％～３０％的微细晶粒陶瓷刀具具有优异的抗剥落性能和最佳的切削效果。