新型涂层刀具干式铣削加工SKD11切削性能研究

具有高硬度、耐高温、高耐磨性能和良好韧性的涂层刀具在干式切削加工中的应用越来越多,不同涂层刀具的应用场合及先进涂层的开发已成为目前涂层刀具技术研究的重点。本文基于TiAlN、AlTiN和TiAlN+WC/C三种涂层刀具在干式铣削加工SKD11时的切削力、切削温度和刀具磨损等物理量,对其切削性能作了详细分析。研究结果表明:在干铣加工SKD11时TiAlN+WC/C涂层刀具和AlTiN涂层刀具优于TiAlN涂层刀具,其中AlTiN涂层刀具的涂层材料硬度最高,而且在切削高温影响下生成Al2O3的薄膜层能延长该涂层刀具的寿命;TiAlN+WC/C涂层刀具的切削力小、刀具耐用度高,是干式铣削加工模具钢SKD11的理想刀具。     

TiAlN涂层刀具的发展与应用

TiAlN涂层作为一种新型涂层材料,具有硬度高、氧化温度高、热硬性好、附着力强、摩擦系数小、导热率低等优良特性,有望部分或完全替代TiN,尤其适用于高速切削。文中对国内外TiAlN涂层刀具的发展与应用状况进行了综合评述,并着重分析了TiAlN涂层工艺及其切削性能。     

金刚石涂层刀具铣削高硅铝合金的性能研究

选用未涂层、TiAlN涂层及金刚石涂层整体硬质合金两刃平头立铣刀,在相同切削参数下进行高硅铝合金的高速铣削加工试验。试验结果表明:金刚石涂层铣刀具有良好的耐磨性,在切削过程中刀刃磨损均匀缓慢,刀具使用寿命长,加工表面粗糙度值稳定性好,是铣削高硅铝合金的理想刀具。     

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。     

球头铣刀高速切削Inconel 718的刀具磨损研究

为了实现航空高温合金的高速高效加工,通过对Inconel718的铣削试验,分析了涂层球头铣刀切削高温合金时的加工性能。试验结果表明,乳化液在90m/min的切削速度下仍然具有较好的冷却润滑作用。通过对TiAlN涂层和TiAlN+Al2O3涂层刀具的对比试验,证明TiAlN涂层具有优异的耐磨性,可显著提高加工高温合金时的刀具寿命。     

TiAlSiN涂层刀具的发展与应用

为满足更加复杂的工业应用需求,在现有刀具涂层中添加其他元素来改善涂层的力学性能,成为目前刀具涂层领域研究的热点。用多弧离子镀和磁控溅射等PVD方法,在TiAlN基中加入Si元素制备的TiAlSiN刀具涂层具有特殊的纳米结构,表现出了更加优异的力学性能、热稳定性和抗氧化性,适合于高速和干式切削,引起了极大的关注,具有广泛的应用前景。本文对TiAlSiN刀具涂层的组织结构、性能特点和制备方法,以及TiAlSiN涂层刀具的应用做了系统的介绍。     

超细晶粒金刚石涂层刀具高速铣削石墨的切削性能研究

选用超细晶粒和粗晶粒金刚石涂层的双刃整体硬质合金平头立铣刀,在相同切削参数下进行石墨的高速铣削加工试验.试验结果表明:超细晶粒金刚石涂层刀具具有良好的表面涂层性能,在切削过程中刀刃磨损均匀缓慢,刀具的使用寿命和工件的加工表面质量都优于粗晶粒金刚石涂层刀具,适合石墨等硬脆材料的高速切削加工.     

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。     

TiAlN涂层含Al量对力学性能和摩擦性能的影响

利用UMT-2高温摩擦磨损试验机、结合MFT-4000型多功能表面性能试验仪对比研究不同含Al量TiAlN涂层PVD涂层力学性能和加工汽轮机不锈钢材料的摩擦性能。结果表明,Al含量高的AlTiN涂层的抗剪和抗压强度均和整体力学性能比Al含量低的TiAlN涂层好;在摩擦过程中,TiAlN涂层不平稳,AlTiN摩擦过程平稳,摩擦系数低;切削试验表明Al含量高的AlTiN涂层更适于加工汽轮机不锈钢材料。     

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。     

切削参数对高速切削钛合金刀具磨损的影响

钛合金具有抗腐蚀性、高耐热性以及比强度高等特点,广泛用于医疗化工、航天工业,然而由于其导热系数小、高温化学活性高,切削过程中刀具磨损严重、加工表面质量差等成为加工制造的难题。以Ti6A14V钛合金为研究对象,建立了切削力解析模型,分别选取PCD和TiAlN涂层刀具,通过单因素实验对比研究切削参数对两种刀具高速铣削Ti6Al4V的切削力变化规律,对刀具的磨损形态进行了分析,探究切削参数对高速切削钛合金刀具使用寿命的影响,试验表明:在相同切削条件下硬质合金PCD涂层刀具可有效提高刀具切削Ti6Al4V的使用寿命,该研究对提高国产刀具性能,实现钛合金的高速高效切削有着重要的现实意义。     

硬质合金刀具高速车削钛合金的切削性能研究

采用单因素试验法,用未涂层硬质合金刀具和TiAlN涂层硬质合金刀具对Ti-6Al-4V钛合金进行了高速干车削试验,通过对切削过程中切削力、刀具寿命、切削温度以及加工表面粗糙度的分析,得出了两种刀具高速干车削钛合金的切削性能,为钛合金高速切削刀具的设计提供了试验依据。     

广泛而有力的多面涂层BALINIT LATUMA

今年,欧瑞康巴尔查斯涂层(苏州)有限公司将与国外同步推出一款全新的TiAlN涂层——BALINIT LATUMA(以下简称LATUMA),主要面向刀片与铣刀应用,适合于所有高性能硬质合金和高速钢的解决方案. 作为一款2001年推出的经典TiAlN涂层,BALINIT FUTURANANO(以下简称FN)已取得了极大的成功,至今仍在大量应用.众所周知,在高温时,Al元素可在表面形成Al2O3薄膜以阻止涂层进一步氧化,高Al含量涂层具有良好的抗氧化性和热稳定性.为了适应高速、高硬度材料的切削需要,Balzers于2002年研发了高A1含量的BALINIT X.CEED(以下简称XC)涂层.然而,由于该涂层需要有较高的沉积温度,因此其只适合于硬质合金基材.     

新型TiAIN涂层材料工艺与应用研究

运用物理气相沉积工艺在M2高速钢表面沉积了TiAlN涂层材料,用SEM和XRD等方法对涂层组织结构进行分析,并对涂层的性能进行了测试。结果表明,涂层显微硬度和耐磨性随基体温度上升而提高;在一定范围内,涂层显微硬度和耐磨性随氮流量变化而有一最佳值。切削试验表明,涂镀TiAlN的钻头使用寿命显著提高。     

等离子体辅助激光织构化预处理增强TiAlN刀具涂层膜基结合强度的机理研究

物理气相沉积(PVD)TiAlN涂层刀具在难加工材料高性能切削中有巨大的应用需求,而涂层膜基结合强度成为制约其高性能切削难加工材料的关键问题。为解决该问题,采用纳秒激光和等离子体刻蚀系统对硬质合金基体表面进行预处理,而后进行TiAlN涂层,最终获得传统涂层刀具(CCT)、激光织构化涂层刀具(LCT)、等离子体刻蚀涂层刀具(CECT)、等离子体辅助激光织构化涂层刀具(LECT)。分析织构化基体晶相结构、比表面积、表面能等材料特性和表面状态,并利用上述制备的涂层刀具进行划痕试验和干切削316奥氏体不锈钢试验。结果表明,通过基体表面等离子体辅助激光织构化预处理,可改善涂层膜基化学键合性能的差异,增加基体表面比表面积和表面能,改善膜基间物理结合和化学键合界面,进而提升TiAlN涂层膜基结合强度。与其他三种涂层刀具进行划痕试验与切削试验对比,进一步验证了LECT的涂层膜基结合强度最好。     

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。     

润滑方式对高速铣削淬硬钢的影响

使用TiSiN和TiAlN涂层刀具在3种不同冷却润滑方式下,在高速加工中心上采用固定的切削工艺参数,对淬硬钢SKD11(HRC 62)进行切削试验,研究加工工件的表面粗糙度、切削力、刀具磨损及切屑形态的不同.结果 表明:TiSiN涂层铣刀相对于TiAlN涂层能更好地降低已加工面的表面粗糙度,减小切削力,降低刀具的磨损;...     

硬质合金基体上TiN与TiAlN涂层冲蚀磨损特性研究

采用离子束辅助真空脉冲过滤弧离子镀技术,在硬质合金YG6基体上沉积两种氮化物涂层TiN、TiAlN,检测了涂层的微观结构及其主要物理机械性能。对两种涂层进行气体冲蚀磨损试验,利用扫描电子显微镜(SEM)对冲蚀表面进行观察,获得涂层冲蚀形貌特征。通过检测涂层的冲蚀磨损量和磨损率,分析涂层的冲蚀磨损性能,表明TiAlN涂层比TiN表现出了更强的抵抗冲蚀磨损的能力。通过分析两种涂层的冲蚀表面形貌特征,发现两种涂层材料的冲蚀去除机制有所不同。TiN涂层表现出典型的脆性断裂去除特点,而TiAlN涂层主要呈现微切削和疲劳断裂的特征。     

不同涂层刀具铣削退火H13钢加工性能研究

为了研究退火后的H13钢的切削加工性能,采用多种Ti化合物涂层刀具进行铣削退火H13钢试验,分析了不用的涂层材料刀具与切削力、切屑形态以及刀具磨损状况之间的关系。研究得出:TiAlN涂层刀具受到三个方向的力比TiN涂层刀具以及TiC涂层刀具受到的力小;TiAlN涂层刀具切削后后刀面磨损较小,TiN涂层刀具次之,TiC涂层刀具后刀面损伤面积最大;TiAlN涂层刀具切削产生的切屑大多呈现细长卷曲的形状,且切屑长度适中,切削性能最佳。     

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。