• 超硬刀具資料及其選用辦法

    2015-08-27 372

    涂層硬質合金
    在韌性較好的硬質合金刀具上涂覆一層或多層耐磨性好的TiN、TiCN、TiAlN和 Al3O2等,涂層的厚度為2~18μm,涂層通常具有比刀具基體和工件資料低得多的熱傳導系數,削弱了刀具基體的熱作用;另一方面能有效地改善切削過程的摩擦和粘附作用,降低切削熱的生成。
    涂層按生成辦法可分為物理氣相堆積(PVD)與化學氣相堆積(CVD)兩種。PVD涂層(2~6μm)主要包括TiN、TiCN、TiAlN等,其成分還在不時地增加,如TiZrN。TiN和TiC涂層的最高壓力分別可到達 3580MPa 和 3775MPa,TiAlN 涂層因缺乏牢靠的彈性模量數據而得不到精確的壓應力值,高速切削實驗結果標明TiAlN性能好。
    雖然PVD涂層顯現出很多優點,但一些涂層如Al2O3和金剛石則傾向于采用CVD涂層技術。Al2O3是一種耐熱和抗氧化很強的涂層,它可以將刀詳細和切削產生的熱量隔分開。經過CVD涂層技術,還能夠綜合各種涂層的優點,以到達最佳的切削效果,滿足切削加工的需求。例如。TiN具有低摩擦特性,可減少涂層組織的損耗,TiCN可降低后刀面的磨損, TiC 涂層硬度較高,Al2O3涂層具有優秀的隔熱效果等。
    涂層硬質合金刀具與硬質合金刀具相比,無論在強度、硬度和耐磨性方面均有了很大進步。車削硬度在HRC45~55的工件,低本錢的涂層硬質合金可完成高速車削。近年來,一些廠家應用改良涂層資料等辦法,使涂層刀具的性能有了極大的進步。如美、日的一些廠家采用瑞士AlTiN涂層資料和新涂層專利技術消費的涂層刀片,硬度高達 HV4500~4900,可在 498.56m/min 的速度時切削硬度HRC47~58的模具鋼。在車削溫度高達 1500~1600°C時依然硬度不降低、不氧化,刀片壽命為普通涂層刀片的4倍,而本錢只要30%,且附著力好。
    陶瓷資料
    陶瓷刀具資料隨著其組成構造和壓制工藝的不時改良,特別是納米技術的停頓,使得陶瓷刀具的增韌成為可能,在不久的未來,陶瓷可能繼高速鋼、硬質合金以后惹起切削加工的第3次反動。陶瓷刀具具有高硬度(HRA91~95)、高強度(抗彎強度為750~1000MPa),耐磨性好,化學穩定性好,抗粘結性能良好,摩擦系數低且價錢低廉等優點。不只如此,陶瓷刀具還具有很高的高溫硬度,1200°C時硬度到達HRA80。
    正常切削時,陶瓷刀具耐用度高,切削速度可比硬質合金進步2~5倍,特別合適高硬度資料加工、精加工以及高速加工,可切削硬度達HRC65的各類淬硬鋼和硬化鑄鐵等。常用的有:氧化鋁基陶瓷、氮化硅基陶瓷、金屬陶瓷和晶須增韌陶瓷。
    氧化鋁基陶瓷刀具比硬質合金有更高的紅硬性,高速切削狀態下切削刃普通不會產生塑性變形,但它的強度和韌性很低,為改善其韌性,進步耐沖擊性能,通??蓞⒓覼rO或TiC和TiN的混合物,另一種辦法是參加純金屬或碳化硅晶須。氮化硅基陶瓷除紅硬性高以外,還具有良好的韌性,與氧化鋁基陶瓷相比,它的缺陷是在加工鋼時易產生高溫擴散,加劇刀具磨損,氮化硅基陶瓷主要應用于斷續車削灰鑄鐵及銑削灰鑄鐵。

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