用于轻金属切削的新工具涂层

新的碳基涂层已被发展用于切削轻金属(如铝)。这类涂层能直接用于工具上或者作为另一种硬质涂层的顶层。切削试验显示：这类涂层对于容易粘附在工具上的材料(如铝合金)具有良好的切削性能，因为显著地减少了所谓的切屑瘤(BUE)的出现。结果延长了工具的寿命并使工件材料在切削后表面光滑。特别是在干切削和深孔加工方面，涂层性能非常好。关于涂层性能的观察及原始切削结果将逐一介绍。本文也将介绍由一家主导欧洲的航空航天工业的制造商最近完成的工业领域的试验结果。切削力、切屑瘤的形成和表面粗糙度等数据将用来解释整个干切削过程。     

TiN和TiAlN涂层刀具铣削铝锂合金表面质量试验对比研究

目的 比较TiN和TiAlN涂层刀具加工铝锂合金的切削性能和表面质量。方法 使用硬质合金、TiN涂层和TiAlN涂层三种刀具,对2198-T8型铝锂合金进行干式铣削试验。改变切削因素的水平,比较刀具磨损、铝锂合金的表面粗糙度、切削力和切屑形态。结果 铣削铝锂合金时,刀具主要磨损为粘附磨损,TiN涂层的粘附程度最低,硬质合金次之,TiAlN涂层表面粘附最严重,切削效能最低。粘附磨损严重影响铣削成形的表面粗糙度,并使铣削力增加。铣削速度是影响工件表面粗糙度的主要因素,通过提高铣削速度可明显降低材料的粘结程度,降低表面粗糙度与铣削力,TiN涂层在铣削铝锂合金时最小表面粗糙度可达到0.5 μm以下。在相同的切削参数下,TiN涂层断屑均匀,切屑表面较为光滑,切屑塑性变形最小。硬质合金刀具产生的切屑尺寸较短,切屑表面有少量带状条纹,TiAlN涂层刀具产生的切屑发生了严重的塑性变形。结论 与TiAlN涂层和硬质合金刀具相比,TiN涂层刀具在铣削铝锂合金时的切削效能最好,可以达到最好的表面粗糙度和加工效果。     

石墨烯涂层刀具的研究现状

针对高效干式切削加工中润滑能力不足,将自润滑性能优良的石墨烯粒子原位生长或者以复合材料的形式沉积于硬质合金刀具基体表面,有望弥补传统干切削中刀具使用寿命和加工性能偏低的不足。介绍了石墨烯材料在金属切削刀具领域中的研究和应用的现状,解读使用不同的工艺制备方法获得原生石墨烯涂层或者石墨烯复合超硬材料,并用其进行金属切削加工和摩擦磨损的试验。结果表明：石墨烯涂层刀具具备优良的润滑性能,能有效降低刀具的摩擦因数和磨损率,提高其使用寿命。     

新型刀具材料和纳米涂层刀具在干切削中的应用研究

在干切削中,刀具遇到的突出问题是严重的摩擦和高温。本文研究了新型陶瓷刀具材料和纳米涂层刀具,并进行了相应的试验,试验结果表明新型陶瓷刀片具有良好的抗机械冲击和热冲击性能,以及极高的耐磨性和抗破损能力,是用于干切削的理想刀具。随着新型刀具材料的出现,再伴以刀结构的相应改变以及涂层新技术的发展,可以有效提高干切削刀具的耐用度,使干切削像湿切削一样在生产中顺利进行。     

类金刚石膜超硬材料涂层

CVD、PVD等技术的出现，是切削工具领域中的一次重大的革命。它的出现立即引起了机械制造领域的巨大反响，理想的切削工具应当是既有硬的表面，又有高的韧性，涂层技术便达到了这个目标。最早的涂层材料都是陶瓷性质的物质，如TiN、TiC、Al2O3等，近年来，涂层技术又有了很大的发展。超硬材料涂层正在得到全面应用，许多产品相继出现在市场上，但国内尚处在实验阶段，预计也会很快突破，超硬材料涂层的发展，使整个现有的切削工具的性能都明显得到了提高，面对当前大量涌现的难加工材料，这些新发展的涂层技术将有巨大的适应能力，前景相当喜人。     

BALINIT涂层——您成功的钥匙

工具涂层是金属加工技术发展的产物,现代加工业的发展一日千里,而在高速切削,干加工,及难加工材料的加工中,现代涂层技术所起的作用也是被广泛认同的。BALINIT的涂层,提高您工具的性能,随时满足现代加工不断提高的要求。涂层后的工具能适应更高的切削速度,提高效率,使用最少量的冷却液,降低成本,而且工具使用寿命的延长能减少更换工具的频率,从而提高生产效率。(1)高速切削与干加工。高速切削与干加工,工作温度都非常高,由于BALINIT涂层杰出的热稳定性、热硬度和抗氧化性,热量都随着铁屑排出,从而有效保护切削刃。(2)硬加工。BALINI…     

切削刀具的涂层处理

引言切削刀具耐磨涂层的应用已经风行了近二十年。起初,在高速钢工具上使用金黄色的氮化钛(TiN)涂层扩大了刀具的使用范围,使能允许高的机械加工速度。当镶嵌硬质合金切削刀具达到其最大效能时,表面涂层可以再次大大增加这种刀具的使用范围,同时明显提高硬质合金刀具的使用寿命和零件表面的光洁度,并降低了产品的成本。对硬质合金刀具进行耐磨涂层的最常用工艺是化学气相沉积(CVD)。近几年来,像阴极溅射,离子注入等其它工艺也一直在试验,且取得了一些进展。切削刀具涂层处理的选择取决于几个因素。理想的做法是寻求基体材料和所采用的涂层的最佳性能配合。对要涂层的硬质合金     

新型Ta-C涂层铣刀切削性能研究

目的研究Ta-C涂层刀具与普通类金刚石涂层刀具切削2A50铝合金时的性能对比。方法通过实验比较两刃、四刃Ta-C涂层铣刀和两刃、四刃普通类金刚石涂层铣刀,在干式切削条件下切削2A50铝合金的性能。通过相同切削条件下刀具切削距离的长短,比较刀具的使用寿命,并在显微镜下观察切屑的表面形貌,用表面粗糙度仪检测铝合金表面的粗糙度。结果两刃Ta-C涂层铣刀干式切削铝合金时的使用寿命最长,切削距离为116 m。Ta-C涂层铣刀与普通类金刚石涂层铣刀加工工件的表面粗糙度总体呈上升趋势,两刃Ta-C涂层铣刀加工出来的工件表面质量较好,工件表面粗糙度均值为0.692μm。结论相同刀刃数量且结合力良好的涂层铣刀相比较,Ta-C涂层铣刀较普通类金刚石涂层铣刀加工出来的工件表面粗糙度平均值低,同种涂层加工得到的切屑表面微观形貌无明显差别。Ta-C涂层铣刀与普通类金刚石涂层铣刀切削铝合金时,抑制粘刀效果都十分明显,但Ta-C涂层铣刀效果更优。     

用新的涂层提高难加工材举的切削效率

刀具涂层对切削过程的影响 为什么航空航天工业所用材料比通常用于汽车工业的铸铁、钢材等更难加工？金属切除过程是工件材料由塑性变形到断裂并形成切屑的过程。由材料学的标准拉伸试验获得的应力—应变图,给出了材料在达到断裂或强度极限时的塑性变形量,其相关数据可从标准的材料手册中查到。     

切削铝合金汽车零件的“软”涂层刀具的试验与研究

MoS2固体润滑材料具有低摩擦因数特性,将它喷涂于硬质合金刀头表面,获得"软"涂层刀具,用这种刀具切削铝合金过程中能减少切屑粘刀,减轻摩擦,降低切削力和切削温度。通过对带涂层刀具与不带涂层的普通刀具在加工铝合金汽车零件的过程中,对刃口磨损形态、工件加工质量、刀具使用寿命等试验数据分析,以验证MoS2"软"涂层刀具开发的可行性。     

不同刀具车削GH4169时的切削性能对比

为了选择合适的材料刀具,提高GH4169加工时的刀具寿命。分别使用PCD(聚晶金刚石)、CBN(立方氮化硼)、涂层硬质合金刀具车削GH4169,并从刀具磨损机理、切屑形态、表面加工质量三个方面进行了刀具切削性能研究。试验结果表明:CBN刀具磨损最严重,其磨损形式主要表现为前、后刀面的沟槽磨损,主切削刃的脆性断裂。PCD刀具磨损形式主要表现为微崩刃,涂层硬质合金刀具磨损形式主要表现为涂层脱落。三种刀具加工的切屑形态均为螺旋形,切屑外径大小为:PCD涂层硬质合金CBN。涂层硬质合金加工的表面粗糙度最小,PCD与CBN加工的表面粗糙度较大。因此涂层硬质合金的切削性能最好,PCD刀具次之,CBN刀具最差。     

PVD-TiAlN涂层硬质合金刀具高速干车削TC4合金磨损演变机理

以难切削材料TC4合金的加工刀具为研究对象,采用PVD-TiAlN硬质合金涂层刀具进行高速干车削试验,研究刀具在切削中不同磨损阶段的磨损形式演变以及磨损机理。研究表明:涂层刀具主要的失效拐点在稳定磨损阶段后期。在高速车削不同刀具磨损阶段,随切削时间的增加,刀具前刀面主要磨损形式由月牙洼逐渐变为积屑瘤、崩刃以及涂层剥落,主要磨损机理为粘结磨损、氧化磨损;刀具后刀面的磨损形式由切屑与氧化物的粘结逐渐变为积屑瘤、崩刃、沟痕、涂层剥落以及高温烧蚀,主要的磨损机理为氧化磨损、粘结磨损以及磨粒磨损。     

超硬纳微米 PVD 涂层技术在刀具领域的应用及研究进展

介绍了物理气相沉积(PVD)技术的原理、特点和真空蒸镀、溅射镀和离子镀之间的优缺点,从二元涂层、多元涂层、多层涂层和纳米多层复合涂层等4种类别上介绍了PVD涂层技术在切削刀具上的广泛应用。在查阅和整理大量文献资料的基础上,也结合笔者多年从事PVD技术的研究与应用心得,从提高切削刀具的寿命这一重要角度出发,阐述了国内外超硬纳微米PVD涂层技术在切削刀具应用领域的研究进展,并对多元涂层、多层涂层及涂层的纳米化也进行了较为详细地论述。切削刀具表面采用物理气相沉积涂层技术能使刀具获得优异的综合性能,从而显著提高切削刀具的使用寿命,降低生产成本,大幅提高机械加工效率。最后展望了物理气相沉积涂层技术未来将在超硬切削(包括模具钢、淬硬钢等硬度超过HRC55以上的铣削加工)、难加工材料切削(包括高温合金、钛合金、不锈钢等)、石墨和碳纤维等复合材料加工和有色金属的高速切削加工(包括铝合金、铜合金、镍等)的广泛应用。     

钛合金切削用Ti_(1-x)Al_xN涂层的制备及其切削性能研究

采用磁控溅射法制备了不同Al含量的Ti1-xAlxN涂层.经XRD,SEM,EDX和纳米压痕仪分析发现,Al含量在0.50~0.58(原子分数,下同)之间时,Ti1-xAlxN涂层为(111)择优生长的fcc结构.当Al含量增加到0.63时,涂层中有六方纤锌矿结构的Al N生成,涂层硬度降低.另外,随着Al含量的增加,涂层表面颗粒尺寸变大,涂层变疏松.钛合金切削实验表明,涂层刀具的磨损形式主要为黏结磨损和崩刃.在低速切削(65 m/min)时,Ti0.50Al0.50N涂层刀具的切削性能略好于无涂层刀具,并且都好于Ti0.42Al0.58N和Ti0.37Al0.63N涂层刀具.在高速切削(100 m/min)时,Ti0.50Al0.50N涂层刀具有最好的切削性能,其切削距离比无涂层刀具提高4倍多.这主要因为Ti0.50Al0.50N涂层表面致密、硬度高,在钛合金切削时形成的切屑瘤致密而整齐.     

切削速度对钛合金（TC4）干车削行为的试验研究

采用细晶硬质合金刀具(YG6X)对钛合金(TC4)进行干车削试验,将光学仪(OM)、工具显微镜(XGJ-1)、扫描电子显微镜(S-3400N)、测力仪(YDC-Ⅲ89B)及表面粗糙度仪(TR100)分别用于切屑与刀具磨损的宏微观、切削力以及表面粗糙度的检测。结果表明:随着切削速度的增大,切屑由带状向锯齿状演化,切削力呈降低趋势,后刀面磨损缓慢增加,表面粗糙度下降,其根本原因是钛合金固有的低导热系数和弹性模量及高化学活性。     

金刚石复合材料与硬质合金工具磨损与切削性能对比

使用热稳定性金刚石聚晶（TSDC—ThermallyStableDiamondComposite）与硬质合金工具进行了一系列磨损与岩石切削实验。磨损试验是在依据试验目的与要求研制的磨损试验机上进行的。由切削工具元件切削磨损试验机上的旋转的氧化铝砂轮。而切削试验是在改制的线性尤门刨床上进行的。实验过程中对安有工具的切削园盘的推力与切削力进行测定。两种材料的磨损系数用于评价其磨损性能，而将工具的磨损及工具随着切削距离的增加，其切削力增大速率用于评价其切削性能。     

切削过程中刀/屑的切削温度预报

本文以有限差分法为基础建立了连续切削和铣削的数值模型,该数值模型用于预报切削过程中刀具和切屑的温度场.连续或稳态切削(如正交切削),可用刀具-前刀面接触区刀具切屑导热(热传导)模型加以研究.该模型考虑了第一变形区的剪切能、前刀面-切屑接触区的摩擦能、运动刀屑和固定刀具之间的热平衡.用有限差分法求解温度分布,可将该模型延用到断续切削和切削厚度随时间而变化的铣削加工中.根据刀具转角,将切屑划分为微元.刀具转角是由工件主轴速度和离散时间所决定.每一个微元的温度场可看成是一阶动态系统,它的时间常数由刀具和工件材料的导热性能和前一个切屑段的初始温度所决定.瞬态温度变化的估算是依次求解连续切屑单元的一阶热传递问题.模型对连续切削稳态温度和切屑、加工过程不连续变化的断续切削的瞬态进行预报.数值模型和仿真结果与文献报告的实验温度相符.     

科技文摘

本文研究了在烧结高速钢切削刀具上CVD 硬质材料涂层的应用。描述了这种涂层的过程。总结和阐明了目前在高速钢刀具上采用 TiN,TiC,以及 Ti(C,N)涂层的一些结果,还进行了切削试验。介     

刀具涂层材料的最新研究进展

随着难加工材料和绿色干切削等先进加工技术的开发与广泛应用,刀具切削环境日益严苛,刀具涂层材料不断更新换代。涂层材料已由最初的二元涂层逐渐发展成三元及多元涂层,结构由单层逐渐向多层、梯度、复合结构转变。首先总结了几种常用二元涂层的性能和特点。再以Ti基和Cr基三元及多元涂层为例,阐述了掺杂元素对涂层微观结构和性能的影响及强化机制,分析了多元涂层的研究现状和面临的难题,以及多种掺杂元素的协同作用机制。还讨论了纳米晶/非晶复合结构涂层、纳米多层涂层以及梯度涂层的结构优势及研究现状,介绍了金刚石、类金刚石和立方氮化硼三种超硬涂层以及具有低摩擦因数软涂层的特点和研究进展。最后介绍了近几年研究的热点涂层(如高熵合金涂层、含氧涂层和多元多层复合涂层)的研究现状,并对刀具涂层的未来发展方向进行了展望。     

涂层对刀片断屑性能的影响及理论分析

在涂层和非涂层刀片切削比较试验的基础上具体分析了涂层对刀—屑摩擦角、主切削力和切屑卷曲的影响。