CrAlSiN涂层斜刃剪切刀具的摩擦及剪切性能研究

为了研究CrAlSiN涂层的摩擦性能及涂层刀具对电工钢板材剪切性能的影响,采用电弧离子镀工艺在硬质合金基体和斜刃剪切刀具上沉积CrAlSiN涂层。采用球-盘式摩擦磨损试验仪对硬质合金基体和涂层的干式摩擦学行为进行研究。采用剪切加工试验对比研究了未涂层和涂层刀具对电工钢板材剪切性能的影响,并考察了不同剪切次数时的剪切断面质量、剪切力和刀具的刃口半径变化。研究结果表明:有CrAlSiN涂层的刀具摩擦系数要比未涂层前小11.8%;采用CrAlSiN涂层刀具剪切的电工钢板材的断面质量明显高于未涂层刀具,表现为剪切带增大25.9%、毛刺高度降低29.6%。在正常剪切阶段,涂层刀具的剪切力比未涂层刀具要小9.6%。刀具磨损及刃口半径变化小于未涂层刀具,刀具的剪切性能明显优于未涂层刀具。     

CrAlSiN涂层的制备及其性能研究

利用电弧离子镀技术在硬质合金上涂覆CrAlSiN涂层,研究涂层的微观结构及纳米力学性能。通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪分析了CrAlSiN涂层的微观结构,发现涂层由CrN过渡层和CrAlSiN涂层组成,涂层表面致密,截面呈致密结构,涂层物相主要以AlN、CrN的固溶相存在。通过纳米压痕和划痕实验研究了CrAlSiN涂层的力学性能,结果发现涂层的纳米硬度为31.445GPa,是涂层前的1.41倍,并且结合力为18.49 N。通过摩擦磨损实验发现涂层后的摩擦系数相对降低11%左右。