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超硬刀具资料及其选用办法

2015-08-27 415

涂层硬质合金
在韧性较好的硬质合金刀具上涂覆一层或多层耐磨性好的TiN、TiCN、TiAlN和 Al3O2等,涂层的厚度为2~18μm,涂层通常具有比刀具基体和工件资料低得多的热传导系数,削弱了刀具基体的热作用;另一方面能有效地改善切削过程的摩擦和粘附作用,降低切削热的生成。
涂层按生成办法可分为物理气相堆积(PVD)与化学气相堆积(CVD)两种。PVD涂层(2~6μm)主要包括TiN、TiCN、TiAlN等,其成分还在不时地增加,如TiZrN。TiN和TiC涂层的最高压力分别可到达 3580MPa 和 3775MPa,TiAlN 涂层因缺乏牢靠的弹性模量数据而得不到精确的压应力值,高速切削实验结果标明TiAlN性能好。
虽然PVD涂层显现出很多优点,但一些涂层如Al2O3和金刚石则倾向于采用CVD涂层技术。Al2O3是一种耐热和抗氧化很强的涂层,它可以将刀详细和切削产生的热量隔分开。经过CVD涂层技术,还能够综合各种涂层的优点,以到达最佳的切削效果,满足切削加工的需求。例如。TiN具有低摩擦特性,可减少涂层组织的损耗,TiCN可降低后刀面的磨损, TiC 涂层硬度较高,Al2O3涂层具有优秀的隔热效果等。
涂层硬质合金刀具与硬质合金刀具相比,无论在强度、硬度和耐磨性方面均有了很大进步。车削硬度在HRC45~55的工件,低本钱的涂层硬质合金可完成高速车削。近年来,一些厂家应用改良涂层资料等办法,使涂层刀具的性能有了极大的进步。如美、日的一些厂家采用瑞士AlTiN涂层资料和新涂层专利技术消费的涂层刀片,硬度高达 HV4500~4900,可在 498.56m/min 的速度时切削硬度HRC47~58的模具钢。在车削温度高达 1500~1600°C时依然硬度不降低、不氧化,刀片寿命为普通涂层刀片的4倍,而本钱只要30%,且附着力好。
陶瓷资料
陶瓷刀具资料随着其组成构造和压制工艺的不时改良,特别是纳米技术的停顿,使得陶瓷刀具的增韧成为可能,在不久的未来,陶瓷可能继高速钢、硬质合金以后惹起切削加工的第3次反动。陶瓷刀具具有高硬度(HRA91~95)、高强度(抗弯强度为750~1000MPa),耐磨性好,化学稳定性好,抗粘结性能良好,摩擦系数低且价钱低廉等优点。不只如此,陶瓷刀具还具有很高的高温硬度,1200°C时硬度到达HRA80。
正常切削时,陶瓷刀具耐用度高,切削速度可比硬质合金进步2~5倍,特别合适高硬度资料加工、精加工以及高速加工,可切削硬度达HRC65的各类淬硬钢和硬化铸铁等。常用的有:氧化铝基陶瓷、氮化硅基陶瓷、金属陶瓷和晶须增韧陶瓷。
 氧化铝基陶瓷刀具比硬质合金有更高的红硬性,高速切削状态下切削刃普通不会产生塑性变形,但它的强度和韧性很低,为改善其韧性,进步耐冲击性能,通常可参加ZrO或TiC和TiN的混合物,另一种办法是参加纯金属或碳化硅晶须。氮化硅基陶瓷除红硬性高以外,还具有良好的韧性,与氧化铝基陶瓷相比,它的缺陷是在加工钢时易产生高温扩散,加剧刀具磨损,氮化硅基陶瓷主要应用于断续车削灰铸铁及铣削灰铸铁。

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