刀具材料
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- 刀具材料 目前已有許多種刀具涂層可供選擇,包括PVD涂層、CVD涂層以及交替涂覆PVD和CVD的復(fù)合涂層等,從刀具制造商或涂層供應(yīng)商那 里可以很容易地獲得這些涂層。本文將介紹一些刀具涂層共有的屬性以及一些常用的PVD、CVD涂層選擇方案。在確定選用何種涂層對于切削加工最為有益時, 涂層的每一種特性都起著十分重要的作用。
1.涂層的特性
(1)硬度
涂層帶來的高表面硬度是提高刀具壽命的最佳方式之一。一般而言,材料或表面的硬度越高,刀具的壽命越長。氮碳化鈦(TiCN)涂層比氮化鈦(TiN)涂 層具有更高的硬度。由于增加了含碳量,使TiCN涂層的硬度提高了33%,其硬度變化范圍約為Hv3000~4000(取決于制造商)。表面硬度高達 Hv9000的CVD金剛石涂層在刀具上的應(yīng)用已較為成熟,與PVD(物理方法)涂層刀具相比,CVD金剛石涂層刀具的壽命提高了10~20倍。金剛石涂層的高硬度和 切削速度可比未涂層刀具提高2~3倍的能力使其成為非鐵族材料切削加工的不錯選擇。
(2)耐磨性
耐磨性是指涂層抵抗磨損的能力。雖然某些工件材料本身硬度可能并不太高,但在生產(chǎn)過程中添加的元素和采用的工藝可能會引起刀具切削刃崩裂或磨鈍。
(3)表面潤滑性
高摩擦系數(shù)會增加切削熱,導(dǎo)致涂層壽命縮短甚至失效。而降低摩擦系數(shù)可以大大延長刀具壽命。細膩光滑或紋理規(guī)則的涂層表面有助于降低切削熱,因為光滑的 表面可使切屑迅速滑離前刀面而減少熱量的產(chǎn)生。與未涂層刀具相比,表面潤滑性更好的涂層刀具還能以更高的切削速度進行加工,從而進一步避免與工件材料發(fā)生 高溫熔焊。
(4)氧化溫度
氧化溫度是指涂層開始分解時的溫度值。氧化溫度值越高,對在高溫條件下的切削加工越有利。 雖然TiAlN涂層的常溫硬度也許低于TiCN涂層,但事實證明它在高溫加工中要比TiCN有效得多。TiAlN涂層在高溫下仍能保持其硬度的原因在于可 在刀具與切屑之間形成一層氧化鋁,氧化鋁層可將熱量從刀具傳入工件或切屑。與高速鋼刀具相比,硬質(zhì)合金刀具的切削速度通常更高,這就
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