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鋼材/模具

如何提升刀具性能

星之球科技 來源:旭揚(yáng)激光2012-08-23 我要評(píng)論(0 )   

提升刀具性能,最基礎(chǔ)的研發(fā)方向指向提升刀具材料。其中,這涉及到基體及涂層兩個(gè)方面。 硬質(zhì)合金基體,有一個(gè)基本特性,即韌性越高,則耐磨性越低;反之,亦然。因此,...

       提升刀具性能,最基礎(chǔ)的研發(fā)方向指向提升刀具材料。其中,這涉及到基體及涂層兩個(gè)方面。
硬質(zhì)合金基體,有一個(gè)基本特性,即韌性越高,則耐磨性越低;反之,亦然。因此,當(dāng)進(jìn)行斷續(xù)切削時(shí),如銑削、非連續(xù)車削時(shí),可選擇韌性高的基體;當(dāng)進(jìn)行連續(xù)精車時(shí),則需選擇耐磨性高的基體。


       而超細(xì)晶粒牌號(hào)的開發(fā),打破了基體的常規(guī)規(guī)律。超細(xì)晶粒牌號(hào),兼具高耐磨性及高韌性。這就為實(shí)現(xiàn)刀片及刀具的通用性打開了一個(gè)通道。伊斯卡推出的IC07,IC08超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金基體,即為通用型硬質(zhì)合金基體的典范。兼具高的耐磨性及高的韌性。特別是涂層處理后的IC908,憑借基體與涂層的完美結(jié)合,可通用于鋼、淬硬鋼、不銹鋼、高溫合金、鑄鐵的鉆削、切槽切斷、銑削。IC908面市多年,因其在加工中的出色表現(xiàn),深得眾多用戶的信賴。


這些年來,涂層技術(shù)也取得了長(zhǎng)足的發(fā)展,而伊斯卡在涂層技術(shù)上也頗有可圈可點(diǎn)之處。
(1)中溫化學(xué)氣相涂層(MT-CVD)
采用中溫化學(xué)氣相涂層(MT-CVD,沉積溫度700~900℃)所制取的Ti(C,N),與采用高溫化學(xué)氣相涂層(HT-CVD,沉積溫度900~1100℃)所制取的Ti(C,N)相比,前者的涂層組織結(jié)構(gòu)致密,厚度可達(dá)10μm以上,并呈柱狀結(jié)晶,且涂層后,刀具表面殘損的應(yīng)力也更小。這種硬質(zhì)合金涂層處理具有更高的抗磨損性能,抗熱振性能和較高的韌性。當(dāng)應(yīng)用于惡劣條件下的高速重切削,干切削加工中,刀具壽命有顯著提高。


(2)硬質(zhì)合金α-Al2O3涂層技術(shù)
沉積Al2O3涂層時(shí),隨著沉積溫度的不同,Al2O3會(huì)呈現(xiàn)不同的結(jié)晶相,如:γ、δ、α、κ- Al2O3,其中,只有α- Al2O3是熱力學(xué)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。因工藝條件的變化,往往得到α相、κ相Al2O3的混合物,這降低了涂層的性能。而伊斯卡現(xiàn)已能通過嚴(yán)格控制工藝參數(shù),得到純正的α-Al2O3,并控制其晶體生長(zhǎng)方向,呈柱形組織。并將此技術(shù)命名為α-TEC。


(3)采用復(fù)合涂層(DO-TEC)
該技術(shù)為基于中溫化學(xué)氣相涂層(MTCVD)表面,進(jìn)行PVD涂層。伊斯卡的DT7150牌號(hào)采用了此技術(shù),TiCN為底層,Al2O3為中間層,TiN為過渡層,均采用中溫化學(xué)氣相涂層技術(shù),TiAlN為頂層,采用PVD涂層技術(shù)。此牌號(hào)在灰鑄鐵、球墨鑄鐵的中-高速銑削加工中,表現(xiàn)出色。


(4)采用TiAlN(PVD)涂層或AlTiN(PVD)涂層
TiAlN呈紫黑色,硬度為35GPa,摩擦系數(shù)為 0.4~0.6,最高使用溫度為800℃,可用于加工難加工材料的干切削、硬切削。
而AlTiN呈黑色,硬度為38GPa,摩擦系數(shù)為0.5~0.7,最高使用溫度為900℃。性能優(yōu)于TiAlN涂層。


(5)采用束魔涂層技術(shù)(SUMO-TEC)
        束魔技術(shù)應(yīng)用于化學(xué)涂層時(shí),通過特別的過程控制,有效降低了CVD涂層表面的應(yīng)力,減少了熱裂紋,進(jìn)而延長(zhǎng)了刀具壽命。如IC8150, 超硬基體表面的富鈷層上,采用中溫化學(xué)氣相涂層(MTCVD)技術(shù),在TiCN底層上,涂覆厚的Al2O3涂層作為中間層,TiN作為頂層。TiCN可改善刀具耐磨性以防止崩刃,Al2O3則具有優(yōu)異的耐高溫、抗氧化性,TiN具有高硬度、耐磨損性。通過對(duì)刀片前刀面涂層后處理,引發(fā)表面壓應(yīng)力,有助于抑制裂紋的產(chǎn)生。涂層表面也更光滑,與切屑的摩擦減少,切削熱降低。


        束魔技術(shù)應(yīng)用于物理涂層時(shí),通過處理沉積在刀片涂層表面的液滴,形成光滑的涂層表面,使得刀具壽命更延長(zhǎng)。
總之,束魔涂層技術(shù),可使得涂層表面更光滑,刀片涂層表面應(yīng)力更低。這一切,使得切削區(qū)域溫度更低,抗崩刃性及抗積屑瘤性更佳,結(jié)合相適的硬質(zhì)合金基體,在加工絕大多數(shù)被加工材料時(shí)均能獲得更可靠持久的刀具壽命。


        伊斯卡的研發(fā)方向,始終都是直指“快速金屬切削”。無論是FMR(快速金屬切削),還是3P(高性能,高生產(chǎn)率,高收益),都追求高的金屬去除率。通過對(duì)刀具材料的基礎(chǔ)研究,伊斯卡全面提升了各種規(guī)格刀片的切削性能。而這,也最終會(huì)給用戶帶來高的收益。

 

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