表面处理对TiAlSiN涂层刀具表面完整性及切削性能的影响研究

涂层刀具在高速干切削钛合金时容易出现刀具磨损严重、刀具寿命短等问题,对涂层刀具进行表面处理能改善涂层刀具的表面完整性,是提高涂层刀具耐磨性和切削寿命的有效途径。选取TiAlSiN涂层刀具,分别进行深冷处理、微喷砂处理和深冷+微喷砂处理,研究不同处理方法对涂层刀具表面完整性(包括表面形貌、表面粗糙度、显微硬度和表面残余应力等)的影响,并进行钛合金高速干切削试验,分析不同处理方法对涂层刀具切削性能的影响,探究提高涂层刀具耐磨性和切削寿命的方法。结果表明：与单一深冷处理和微喷砂处理相比,深冷+微喷砂处理后涂层刀具表面完整性明显改善,刀具寿命显著提高。深冷+微喷砂处理能减少刀具崩刃、月牙洼磨损和磨粒磨损,有效提高涂层刀具耐磨性。     

纳米K2Ti4O9晶须增强型固体润滑涂层在切削加工中的应用

为了减少切削加工中切削液的排放 ,改善环境 ,本研究用固体润滑剂代替切削液。在高温摩擦试验机上对四种固体润滑剂进行了摩擦试验和效果对比 ,筛选出纳米钛酸钾增强型复合固体润滑剂 ;将其涂覆在刀具表面进行 4 0Cr钢切削试验 ,干切削中切削速度为 14 0m/min时涂层刀具的后刀面磨损量是未涂层刀具的 1/ 6 ,比使用切削液时的磨损量也略有降低 ;随着切削速度的升高 ,涂层刀具的后刀面磨损量有所增加 ,但仍比未涂层的低 ,比使用润滑液的有所增高。AFM、SEM和EDX对摩擦表面的分析结果表明 :固体润滑膜涂覆在刀具表面 ,可改善刀具的润滑状况 ,有效地防止切屑和刀具的粘附 ,明显减少刀具的磨损     

微细切削刀具及其相关技术研究进展

微细切削是实现金属、合金、复合材料、陶瓷、玻璃、硅等多种工程材料微小型结构件微细加工的有效技术途径,微细切削刀具的设计与制造是其中的基础性关键技术。结合国内外关于微细切削及其刀具的研究进展,从刀具材料、刀具设计思想、刀具精确成形方法、表面涂层处理等方面分析了微细切削刀具设计与制造技术的发展现状。同时介绍了刀具安装调整、变形补偿、切削状态监控、刀位路径优化,以及刀具磨损和破损失效特征、机理与预报等微细切削刀具相关技术。     

CVD金刚石涂层刀具高效铣削天然理石的切削特性实验研究

为研究天然理石切削过程中刀具切削力与切削质量变化特性,利用CVD金刚石薄膜涂层刀具和未涂层硬质合金刀具进行高效铣削实验。基于刀具-工件几何接触关系,推导铣削力数学模型,分析不同类型刀具切削力、工件表面粗糙度随切削参数和切削时间变化特性。研究表明:金刚石涂层刀具切削力明显小于未涂层硬质合金刀具,2种类型刀具的切削力随切削参数的变化特征基本相同;随着切削时间的增加,刀具切削力变化分为4个阶段:初始磨合阶段、稳定阶段、过渡阶段和刀具磨损加剧阶段。金刚石涂层刀具切削磨合期和稳定期持续时间为未涂层刀具的3.5倍,切削力和工件表面粗糙度变化比较平稳;未涂层刀具切削平稳期持续时间很短,切削力增长趋势明显,且在切削力增长后期工件表面粗糙度达到2.5μm。     

刀具涂层技术现状与发展趋势

切削刀具表面涂层技术是近几十年应市场需求发展起来的材料表面改性技术。采用涂层技术可有效提高切削刀具使用寿命,使刀具获得优良的综合机械性能,从而大幅度提高机械加工效率。本文对涂层刀具类别、性能及涂层材料进行了介绍,对常用的涂层方法及一些新的涂层方法进行了阐述,并对涂层技术的国内外现状和发展趋势进行了综合分析与介绍。     

金刚石涂层刀具在干式切削中的性能分析

介绍了干式切削加工技术的优点及发展趋势,分析了干式切削刀具技术及金刚石涂层刀具的性能特点.通过铝硅合金的干式切削试验,研究了金刚石涂层刀具的干式切削加工特性.经试验表明,金刚石涂层刀具正常磨损阶段,工件表面粗糙度非常稳定;刀具损坏以涂层脱落为主,刀具寿命取决于涂层与机体的结合强度;进给量对工件表面粗糙度影响最大,如果进给量合适,可以保证金刚石涂层刀具在高速下具有良好的干式切削性能.     

覆盖全部基面的快速金刚石涂层

提供经济涂层方法的新金刚石涂层技术,可控制在切削刀具刀片、圆形刀具(如钻头和铰刀)、曲面、不规则表面和大平面上金刚石涂层的沉积厚度。由位于美国密执安州Dearborn市的Turchan Technologies Group的成员QQC Inc.提出的这一方法,是使用激光和专利技术进行表面涂层,这种表面涂层已成功地应用到金属切削刀具和铣刀片的生产上。 使用QQC方法进行金刚石涂层比有竞争力的CVD和PVD工艺过程约快1000倍。不象CVD和PVD工艺过程     

金属切削中的摩擦磨损与润滑

本文就金属切削加工中的摩擦学问题作了系统性的概述。着重分析了刀具一切屑间的摩擦磨损特性。报道了刀具材料、表面涂层及表面改性、超低温处理技术等工艺在提高刀具使用寿命的研究成果。     

涂层刀具切削淬硬H13模具钢的切削性能研究

基于有限元方法选取4种不同涂层材质的刀具进行切削淬硬H13模具钢仿真加工,研究涂层材质和切削速度对刀具切削性能的影响。从切削力和切削温度两个方面考虑,在相同切削条件下,Ti Al N涂层刀具的切削性能最优,Al_2O_3涂层刀具引起的已加工表面塑性变形最小;随着切削速度的提高,切削力和切削温度不断增加,工件材料已加工表面的塑性变形也逐渐增大。     

高性能超硬涂层刀具的应用

采用最新表面改性技术——金属离子注入和多元多层复合涂层技术，在高速钢钻头和丝锥上进行高性能超硬涂层．同时简述涂层刀具的切削试验过程及生产应用效果，并指出了影响涂层刀具切削性能的因素。     

涂层结构和表面的优化设计对硬质合金涂层刀具寿命影响的研究

采用中、高温连续复合化学气相沉积技术(MHT-CVD)在硬质合金刀具上沉积了经过结构优化的厚膜α-Al2O3涂层,并对涂层表面进行了抛光处理,通过扫描电镜和表面粗糙度测量表征了涂层的微观结构和表面质量,并对经过优化的涂层硬质合金刀具进行了切削测试。研究表明,经过优化的涂层刀具在表面质量和使用寿命上有了较大幅度的提升。     

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。     

清洁切削高温合金涂层刀具切削性能及加工表面完整性

针对高温合金高速干切削刀具磨损严重、加工表面质量差等突出问题,基于清洁切削技术,采用硬质合金涂层刀具进行高速铣削高温合金GH2132试验,研究干式切削、液氮不同喷射温度对涂层刀具切削性能以及加工表面完整性的影响规律,探究运用清洁切削高温合金来延长涂层刀具寿命和提高加工表面质量的可行性。研究表明：液氮低温切削GH2132时的切削合力随喷射温度的降低而增大,切削区温度在-150～-190℃喷射时已完全处于低温状态;随着液氮喷射温度的降低,刀具涂层剥落面积明显减小,且降低了黏结磨损和氧化磨损,在-150℃喷射条件下可获得较长的刀具寿命;加工表面粗糙度S_a在-30～-150℃喷射条件下获得较小值,随喷射温度的降低,加工硬化和残余拉应力分别增大和减小;与干式切削相比,液氮切削喷射温度在-150～-190℃下可显著延长涂层刀具寿命并提高加工表面质量。     

先进的刀具涂层技术

涂层技术是提升刀其性能的主要手段之一。通过涂层可以提高切削刀具抗各种磨损的能力,延长了刀具的寿命, 提高了被加工零件的表面精度,也提高了切削速度和进给速度,从而提高金属切削效率。本期话题,主要讨论刀具涂层技术的最新进展情况和发展前景。     

干式切削刀具及其应用

从干式切削技术的绿色特性出发,介绍了干式切削刀具的新材料、涂层技术和刀具设计技术,详细地讨论了采用新材料的干式切削刀具、涂层刀具和新型结构刀具等三方面的应用情况,对干式切削刀具技术的发展和应用情况进行了展望。     

高速钢涂层刀具

高速钢是制造金属切削刀具的主要材料,它的使用面广量大,在我国刀具材料构成中,高速钢占有绝对的比例,约占80％以上。为了充分发挥高速钢的切削性能,提高刀具的耐磨性,可在其表面上镀覆一薄层耐磨的难熔金属化合物(简称涂层刀具)。试验表明。在高速钢车刀、钻头、铰刀、丝锥、立铣刀、拉刀和齿轮滚刀等刀只上涂上一层2～5μm厚的氮化钛(TiN)涂层后,硬度可达HRC80以上,并且表面摩擦系数减小,刀具耐用度可提高2～5倍,甚至10倍。但涂层刀具使用的效果与涂层方法、涂层材料、涂前刀具的处理以及刀具的合理使用等有关,现就上述问题介绍如下: 一、涂层方法目前生产上常用的涂层方法有两种:物理气相沉     

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。     

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。     

基体表面织构化TiAlN涂层刀具的制备与应用的基础研究

正本文将涂层技术与微织构技术相结合,提出了基体表面织构化TiAlN涂层刀具的新概念。通过基体表面织构化,可改变基体表面微观结构,有效增加基体表面的比表面积,为涂层的涂覆提供良好的附着表面;另外,基体表面织构化能够改变刀-屑界面的接触特征,最终导致涂层刀具在切削过程中的摩擦状态发生显著改善。     

高速切削刀具材料及其应用

高速切削能加工出精度较高的零件,还能降低加工成本。高速切削技术已经成为最有前途的先进制造技术之一,其应用领域正在持续扩展。高速切削技术是随着刀具技术如刀具材料等的发展而发展起来的。介绍了高速切削中所使用的金刚石、立方氮化硼、陶瓷、金属陶瓷和涂层刀具等的性能、适用范围和发展方向,并介绍涂层刀具、超细晶粒硬质合金和高速钢刀具的制备技术,以促进高速切削技术的推广应用。