加工模具用高效长寿命切削刀具材料

瑞典山特维克公司开发的新型GC1030硬质合金牌号是全球最先开发的TiAlN超多层涂层硬质合金刀具材料，它在模具材料的加工中，发挥出了提高加工效率、延长刀具寿命的卓越性能。     

高速切削钛合金的涂层硬质合金刀具粘结磨损

针对粘结磨损对涂层硬质合金刀具使用寿命的影响问题,为了优化刀具涂层材料,降低刀具磨损率,基于热力学理论,计算了硬质合金刀具涂层材料的焓值,分析了涂层材料的耐磨性,研究了涂层硬质合金刀具粘结磨损规律。通过涂层硬质合金刀具切削加工钛合金的实验,使用EDS分析仪和白光干涉仪分别对涂层硬质合金刀具切削加工后的元素能谱和表面形貌进行了分析。结果表明:采用热力学理论分析方法可以获得较好的粘结磨损预测精度,高速切削时刀具磨损区域发生了粘结磨损,磨损原因与元素扩散密切相关;粘结磨损主要发生在中速切削时;随着切削速度的提升,粘结磨损率先增加后降低。所得结论将为优化切削参数、提高刀具寿命提供有益的参考。     

高温合金Inconel625切削用刀具材料抗氧化性能

通过化学热力学从理论上推导高温合金Incone1625切削用刀具材料在高温下可能发生的氧化反应,选用硬质合金(YG8)、涂层硬质合金和陶瓷3种刀具材料,利用高温加热炉对不同刀具材料进行抗氧化实验,并对高温氧化产物进行扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分析。结果表明:在高温氧化试验中,YG8和涂层硬质合金的刀具材料中的WC和Co部分被氧化成WO_3、Co_3O_4,且随着温度的升高,氧化反应更加剧烈;而陶瓷刀具中只有TiC被氧化成了TiO_2,表现出较好的抗氧化性能;3种刀具材料的抗氧化性的顺序为:陶瓷刀具涂层硬质合金YG8。     

切削刀具的涂层处理

引言切削刀具耐磨涂层的应用已经风行了近二十年。起初,在高速钢工具上使用金黄色的氮化钛(TiN)涂层扩大了刀具的使用范围,使能允许高的机械加工速度。当镶嵌硬质合金切削刀具达到其最大效能时,表面涂层可以再次大大增加这种刀具的使用范围,同时明显提高硬质合金刀具的使用寿命和零件表面的光洁度,并降低了产品的成本。对硬质合金刀具进行耐磨涂层的最常用工艺是化学气相沉积(CVD)。近几年来,像阴极溅射,离子注入等其它工艺也一直在试验,且取得了一些进展。切削刀具涂层处理的选择取决于几个因素。理想的做法是寻求基体材料和所采用的涂层的最佳性能配合。对要涂层的硬质合金     

溶胶-凝胶法在硬质合金刀具制备技术中的应用

溶胶-凝胶法是一种有发展潜力的制备方法,采用溶胶-凝胶法可获得纯度高、粒度细的优质硬质合金粉末,可解决传统的CVD、PVD等涂层结合力不高的问题。本文介绍了溶胶-凝胶法的基本原理,综述了该方法在硬质合金刀具材料制备技术中制粉和涂层两方面的应用和发展情况。     

不同刀具车削GH4169时的切削性能对比

为了选择合适的材料刀具,提高GH4169加工时的刀具寿命。分别使用PCD(聚晶金刚石)、CBN(立方氮化硼)、涂层硬质合金刀具车削GH4169,并从刀具磨损机理、切屑形态、表面加工质量三个方面进行了刀具切削性能研究。试验结果表明:CBN刀具磨损最严重,其磨损形式主要表现为前、后刀面的沟槽磨损,主切削刃的脆性断裂。PCD刀具磨损形式主要表现为微崩刃,涂层硬质合金刀具磨损形式主要表现为涂层脱落。三种刀具加工的切屑形态均为螺旋形,切屑外径大小为:PCD涂层硬质合金CBN。涂层硬质合金加工的表面粗糙度最小,PCD与CBN加工的表面粗糙度较大。因此涂层硬质合金的切削性能最好,PCD刀具次之,CBN刀具最差。     

高温合金Inconel625切削用刀具材料抗氧化性能研究

通过化学热力学从理论上推导高温合金Inconel625切削用刀具材料在高温下可能发生的氧化反应,选用硬质合金(YG8)、涂层硬质合金和陶瓷三种刀具材料,利用高温加热炉对不同刀具材料进行抗氧化实验,并对高温氧化产物进行扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分析。结果表明: 在高温氧化试验中,YG8和涂层硬质合金的刀具材料中的WC和Co部分被氧化成WO₃、Co₃O₄,且随着温度的升高,氧化反应更加剧烈;而陶瓷刀具中只有TiC被氧化成了TiO₂,表现出较好的抗氧化性能;三种刀具材料的抗氧化性的顺序为：陶瓷刀具＞涂层硬质合金＞YG8。     

新型粉末涂层刀具及其切削性能研究

为了提高传统涂层刀具的抗磨损性能，利用溶胶-凝胶技术研制成功了两种新型粉末涂层陶瓷刀具。采用双相氧化铝——二氧化硅溶胶涂层后的TiC制备出了新型涂层刀具XFTC1，采用单相二氧化硅溶胶涂层后的TiC制备出了新型涂层刀具XFTC2。对两种材料断口形貌的SEM观察表明，硬质合金TiC颗粒表面被均匀地涂有一层氧化铝—二氧化硅或二氧化硅陶瓷材料，而且新陶瓷刀具材料具有均匀的微观组织结构。力学性能和切削实验表明，同普通刀片硬涂层刀具相比．XFTC1刀具具有很强的抗磨损能力；当加工中碳钢(45HRC)时，新型粉末涂层陶瓷刀具的磨损寿命比普通陶瓷刀具提高1倍，且新涂层材料的断裂韧性和抗弯强度分别提高了69～86％和5～15％。     

金刚石涂层硬质合金刀具涂层的研究和应用进展

通过对硬质合金基体前处理,金刚石涂层形核、生长以及金刚石涂层刀具在加工高硅铝合金、特种石墨和复合材料等材料中的应用的研究分析,揭示出低的金刚石涂层与基体的结合力是涂层刀具失效的主要原因。特种石墨、高硅铝合金和复合材料具有不同的加工特性,加工对应材料所需金刚石涂层类型应有所区别,具有较高结合力的微米/纳米复合涂层是通用性较好的涂层。具有产能大、工艺稳定、刀具质量可靠、生产效率高的成套设备是未来金刚石涂层刀具生产装备的发展方向。     

CVD金刚石涂层硬质合金刀具研究进展

CVD金刚石涂层硬质合金刀具结合了金刚石和硬质合金的优异性能,是切削加工的理想材料,具有广阔的发展前景。当前限制CVD金刚石涂层刀具应用的主要问题是金刚石涂层与刀具基体之间的附着性能较差,其主要原因是粘接相Co对CVD沉积存在不利影响以及涂层与基体之间热膨胀系数存在较大差异。本文综述了提高界面结合强度和降低涂层表面粗糙度的方法,重点介绍了在界面添加过渡层来提高界面结合强度,并指出在硬质合金基体和CVD涂层之间添加过渡层和开发纳米CVD涂层是CVD金刚石涂层刀具今后的发展方向。     

CVD金刚石涂层工艺对硬质合金立铣刀铣削CFRP性能的影响

传统硬质合金刀具铣削碳纤维复合材料（CFRP）时磨损严重,需在其上沉积金刚石薄膜涂层。在相同的硬质合金立铣刀基体上,改变沉积工艺,获得3种分别覆有粗晶、细晶和复合晶等不同CVD金刚石薄膜的刀具。用扫描电镜观察分析3种涂层的表面形貌。在相同条件下,用3种刀具切削CFRP并分析其刀具磨损机理。结果表明:复合晶工艺的金刚石涂层硬质合金立铣刀耐磨性最好、使用寿命最长,约为粗晶金刚石涂层铣刀的1.35倍、细晶金刚石涂层铣刀的1.59倍,更适合于CFRP材料的铣削加工。      

车削钢件用涂层刀具材料GC4225

在以汽车制造业为主的钢件车削加工中，可转位车刀片大都使用具有良好通用性的P25类硬质合金材料。近来，山特维克公司开发了一种在切削性能方面有大幅度提高的涂层刀具新牌号GC4225。它具有以下特点：①基体采用一种经过优化的具有梯度组织成分的硬质合金新材料，其韧性和抗高温塑性变形能力兼优，对于抑制表面裂纹扩展和抗崩刃具有显著效果；     

植晶工艺对金刚石涂层硬质合金刀具切削性能的影响

金刚石涂层刀具在高精与硬脆材料加工方面有着巨大的应用潜能。本文研究了纳米金刚石粉超声处理的植晶工艺对金刚石涂层/硬质合金刀具的影响因素。分别对比了传统两步法处理、纳米金刚石粉超声处理、优化超声处理三种预处理效果。采用热丝CVD设备生长CVD金刚石涂层,扫描电子显微镜(SEM)、和拉曼光谱仪(Ramanspectrum)分别用于表征沉积金刚石涂层前后的基底表面形貌及其涂层质量。最后,利用铣削测试研究了所制备的涂层刀具的切削性能。结果表明,三种预处理后的硬质合金表面金刚石取向以及质量相似。经纳米金刚石粉超声后的硬质合金刀具表面生长了很多金刚石"生长瘤",再经酒精超声处理,可消除涂层前刀片表面团簇体,避免瘤的产生,其刀具加工效果得到了较大的提高。     

金刚石涂层刀具加工石墨的切削性能

为充分对比不同类型金刚石涂层刀具的切削性能,定制几种不同类型金刚石涂层刀具进行等静压石墨切削加工,并与WC硬质合金刀具和TiAlN涂层刀具的切削情况对比,分析不同类型金刚石涂层刀具的涂层形貌、切削寿命、加工后的表面质量以及切削力。结果表明:制备的金刚石涂层刀具的涂层形貌主要为纳米晶和微晶,其寿命是硬质合金和TiAlN涂层刀具的10倍以上,且几种不同类型的金刚石涂层刀具寿命差异较小;金刚石涂层表面的晶粒细化可以降低加工表面的粗糙度和切削力,涂层脱落是金刚石刀具的主要磨损形式。      

在硬质合金基体上涂覆含有金刚石和其他硬质材料的多层涂层

为了改善硬质合金切削刀具的耐磨性，确立了硬质材料的涂层。特别是多层涂层的生产仍是工业和学术研究的课题，它综合不同材料有用的性能。目前的工作研究了作为基本涂层的金刚石与TiC、TiN、Ti(C,N)和Al2O3等保护的CVD涂层结合的可能性。所有这些结合都可以得到实现，并在张应力下已显示出了相当好的粘结强度，为技术应用提供可能。     

TiN和TiAlN涂层刀具铣削铝锂合金表面质量试验对比研究

目的 比较TiN和TiAlN涂层刀具加工铝锂合金的切削性能和表面质量。方法 使用硬质合金、TiN涂层和TiAlN涂层三种刀具,对2198-T8型铝锂合金进行干式铣削试验。改变切削因素的水平,比较刀具磨损、铝锂合金的表面粗糙度、切削力和切屑形态。结果 铣削铝锂合金时,刀具主要磨损为粘附磨损,TiN涂层的粘附程度最低,硬质合金次之,TiAlN涂层表面粘附最严重,切削效能最低。粘附磨损严重影响铣削成形的表面粗糙度,并使铣削力增加。铣削速度是影响工件表面粗糙度的主要因素,通过提高铣削速度可明显降低材料的粘结程度,降低表面粗糙度与铣削力,TiN涂层在铣削铝锂合金时最小表面粗糙度可达到0.5 μm以下。在相同的切削参数下,TiN涂层断屑均匀,切屑表面较为光滑,切屑塑性变形最小。硬质合金刀具产生的切屑尺寸较短,切屑表面有少量带状条纹,TiAlN涂层刀具产生的切屑发生了严重的塑性变形。结论 与TiAlN涂层和硬质合金刀具相比,TiN涂层刀具在铣削铝锂合金时的切削效能最好,可以达到最好的表面粗糙度和加工效果。     

CVD金刚石涂层刀具在石材铣削中的磨损特性研究

为了揭示CVD金刚石薄膜涂层刀具在硬脆材料切削中的刀具切削性能与磨损机理,利用不同沉积参数下的金刚石涂层刀具对天然石材进行了高效铣削实验。针对金刚石涂层刀具和未涂层硬质合金刀具的磨损周期和切削性能,分析刀具切削力和工件表面粗糙度随后刀面磨损面积的变化规律,总结刀具磨损机理。实验结果表明:金刚石涂层刀具切削寿命高于未涂层硬质合金刀具;金刚石刀具的磨损周期可以分为初始磨损区、稳定磨损区和加剧磨损区3个阶段,其中甲烷浓度为1%的金刚石涂层刀具寿命较长,切削性能稳定;金刚石涂层刀具的磨损机理主要包括裂纹作用下的涂层剥落、涂层内部晶间断裂和粘结磨损,其中裂纹作用下的膜-基涂层剥落磨损为刀具失效的主要磨损机制。     

K4169合金的外圆高效车削刀具磨损研究

针对某种材料为K4169的高温合金开展高效切削技术研究,研究主要内容为针对外圆切削的加工方法,通过工艺试验,考核刀具寿命,达到在不降低现有刀具耐用度条件下,提高加工效率不低于20%。利用硬质合金刀具(IC907伊斯卡WNMG080404)和晶须增韧型陶瓷刀具(绿叶WG300CNGA434)对K4169镍基高温合金进行高效切削技术研究,通过采用外圆车削加工方法,以工件表面粗糙度及后刀面磨损量对两种刀具的加工效率和刀具寿命进行评价,试验结果表明:涂层硬质合金刀具的磨损速主要是刀尖磨损和后刀面磨损,陶瓷刀具磨损主要是沟槽磨损和刀刃微崩刃;陶瓷刀具的金属切除率比涂层硬质合金切除率高近3倍,金属切除量高约10%。     

切削铝合金汽车零件的“软”涂层刀具的试验与研究

MoS2固体润滑材料具有低摩擦因数特性,将它喷涂于硬质合金刀头表面,获得"软"涂层刀具,用这种刀具切削铝合金过程中能减少切屑粘刀,减轻摩擦,降低切削力和切削温度。通过对带涂层刀具与不带涂层的普通刀具在加工铝合金汽车零件的过程中,对刃口磨损形态、工件加工质量、刀具使用寿命等试验数据分析,以验证MoS2"软"涂层刀具开发的可行性。     

近两三年来世界硬质合金和硬质材料科研和生产的一些发展动态(二)

3新型涂层硬质合金和新的涂层方法3．1新型涂层硬质合金列支敦士登的巴尔扎斯公司与瑞典的山特维克公司共同研制开发了硬质合金可转位刀片的金刚石涂层。据说这种金刚石涂层已能进行批量生产并且实现了产品的低成本位，设在日本的巴尔扎斯公司的子公司已向日本各家硬质合金工具生产厂提供硬质合金可转位刀片的金刚石涂层试验服务，并准备干1994年内将金刚石涂层设备引入B本。而山特维克公司计划在几个月之后将金刚石徐展硬质合金刀片新产品投放到日本市场。据称，用金刚石涂层硬质合金刀具加工铝合金，纤维增强塑料及其他非晶态材料、复合…