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刀具進(jìn)行涂層是機(jī)械加工行業(yè)前進(jìn)道路上的一大變革

發(fā)布時(shí)間:2013-05-29      新聞來(lái)源:中國(guó)刀具網(wǎng)

   

    刀具進(jìn)行涂層是機(jī)械加工行業(yè)前進(jìn)道路上的一大變革,它是在刀具韌性較高的基體上涂覆一層、二層乃至多層耐磨的難熔化合物,從而使刀具的機(jī)能得到極大改善。經(jīng)涂層的刀具可以進(jìn)步加工效率、加工精度、延長(zhǎng)壽命、降低本錢,因而,受到世界各國(guó)普遍關(guān)注。

    現(xiàn)狀  
  
    自20世紀(jì)60年代末第一代CVD氣相沉積TiC硬質(zhì)合金刀片問(wèn)世以來(lái),涂層技術(shù)涂層技術(shù)對(duì)硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金刀具的發(fā)展起了巨大的促進(jìn)作用。20世紀(jì)80年代初PVD氣相沉積TiN在高速鋼刀具上成功應(yīng)用,被譽(yù)為高速鋼刀具機(jī)能的一場(chǎng)革命。從此,涂層技術(shù)取得了飛速的發(fā)展,涂層工藝越來(lái)越成熟,涂層刀具應(yīng)用范圍越來(lái)越廣泛。   
  

   西方產(chǎn)業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家使用的涂層刀具涂層刀具占可轉(zhuǎn)位刀片的比例已由1978年的26%上升到2005年的90%,新型的數(shù)控機(jī)床所用的刀具中80%左右是涂層刀具。瑞典山特維克可樂(lè)滿和美國(guó)肯納金屬公司的涂層刀片的比例已達(dá)85%以上,美國(guó)數(shù)控機(jī)床上使用的硬質(zhì)合金涂層刀片的比例為80%,瑞典和德國(guó)車削用的涂層刀具都在70%以上。日本、俄羅斯涂層技術(shù)開(kāi)發(fā)和應(yīng)用也走在世界前列。我國(guó)涂層刀具起步晚,但提高快,涂層網(wǎng)點(diǎn)遍布全國(guó),不少城市都有自己的涂層中央,承接對(duì)外加產(chǎn)業(yè)務(wù),廠礦也不甘示弱,海內(nèi)幾家大的工具廠擁有涂膜機(jī)都在10臺(tái)以上,但多數(shù)應(yīng)用在麻花鉆等低端產(chǎn)品上。德國(guó)等產(chǎn)業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的涂層公司紛紛在我國(guó)安營(yíng)扎寨,大搞涂層刀具對(duì)外加工。因?yàn)橘Y源匱乏和機(jī)械加工的高效化,以及數(shù)控技術(shù)提高及難加工材料增多,涂層刀具正以驚人的發(fā)展速度被動(dòng)式向前挺進(jìn)。
 

    涂層技術(shù)的新發(fā)展   
 

    縱觀CVD、PVD技術(shù)的發(fā)展過(guò)程,可以發(fā)現(xiàn)幾個(gè)共同的規(guī)律。當(dāng)?shù)谝淮繉赢a(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)后,首先要解決的是涂層設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化題目,以知足市場(chǎng)需要;其次是開(kāi)發(fā)新一代的涂層成分,以進(jìn)步刀具的加工效率;第三是研制多層涂層及控制技術(shù),使被涂刀具表層具有多種材料的綜協(xié)力學(xué)機(jī)能,對(duì)切削、拉銑等不同加工對(duì)象實(shí)施個(gè)性化服務(wù)。涂層技術(shù)的新發(fā)展主要有以下三個(gè)方面表現(xiàn):膜系材料多元化


    目前應(yīng)用最多的涂層物質(zhì)是TiC、TiN、TiCN和Al2O3。當(dāng)今在硬質(zhì)合金涂層硬質(zhì)合金涂層刀具中應(yīng)用最多的TiAlN三元涂層,并可以通過(guò)調(diào)整Al元素的成份比例來(lái)獲得不同膜層機(jī)能。涂層材料由最初的TiC和TiN單層發(fā)展到現(xiàn)在的復(fù)合涂層。復(fù)合涂層及相關(guān)技術(shù)的泛起,使涂層既可以進(jìn)步與基體的結(jié)合強(qiáng)度,又具有多種材料的復(fù)合機(jī)能。近幾年開(kāi)發(fā)的TiN/NbN、TiN/CNx等多元復(fù)合薄材料,使涂層刀具壽命有很大的進(jìn)步。涂層工藝組合的多樣化帶來(lái)了TiAlN、TiAlCN、CrSiN等多元復(fù)合涂層,使刀具獲得高耐磨、低摩擦、熱不亂好和抗氧化機(jī)能等優(yōu)良的綜合機(jī)能。


    軟涂層


    高硬度是早期涂層技術(shù)開(kāi)發(fā)追求的主要目標(biāo),然而并不是所有的材料都適合于硬涂層。如高強(qiáng)度鋁合金、鈦合金及某些珍貴材料都不適適用硬涂層刀具加工,而軟涂層則較好地解決了上述材料的難加工題目。軟涂層主要有MoS2、WS2、TaS2等


    納米涂層
 

    近期美國(guó)學(xué)者開(kāi)發(fā)出納米涂層刀具,這種涂層刀具可采用多種涂層材料的不同組合,以知足不同功能和機(jī)能要求,設(shè)計(jì)公道的納米涂層,可使刀具材料具有優(yōu)異的減摩抗磨功能和自潤(rùn)滑機(jī)能,合用于高速干切削,尤其適于在數(shù)控機(jī)床上使用。具有一定代表性的是AlTiN晶粒與無(wú)定型的Si3N4納米組分構(gòu)成的納米混合膜,其硬度可達(dá)到45GPa,膜層的不亂性和抗氧化性可達(dá)1000℃。


    PVD、CVD將長(zhǎng)期共存


    早在20多年前,PVD涂層投入產(chǎn)業(yè)出產(chǎn)以來(lái),人們一直在探索用PVD代替CVD的題目,幾經(jīng)周折,設(shè)想和實(shí)踐都成為泡影。   


    盡管PVD有CVD難以相比的長(zhǎng)處,也可以進(jìn)行a-Al2O3以外的多種硬質(zhì)涂層,但事實(shí)標(biāo)明:CVD車、銑刀具仍是優(yōu)于PVD。今后兩種涂層在切削刀具涂層中將長(zhǎng)期共存和相互增補(bǔ),并因各自長(zhǎng)處而在涂層產(chǎn)品中占據(jù)屬于自己的份額。兩種技術(shù)也可以相互結(jié)合,取長(zhǎng)補(bǔ)短,如目前應(yīng)用的PCVD涂層技術(shù)就是例證。


    涂層刀具的應(yīng)用   


    涂層技術(shù)目前廣泛應(yīng)用于機(jī)械、電子、光學(xué)、航空航天、化工、輕紡及食物產(chǎn)業(yè)等各個(gè)部分。運(yùn)用高科技手段不僅能沉積各類金屬和合金,還能沉積多種化合物,不僅能在金屬基體上沉積,而且在陶瓷、金剛石金剛石、玻璃甚至塑料等非金屬上沉積,可以絕不夸張地講,涂層技術(shù)已滲透滲出到國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域,其作用和效能有目共睹,無(wú)論是海內(nèi)仍是國(guó)外機(jī)床工具展覽會(huì)上,人們都會(huì)看到品種繁多、方法各異的涂層工具,應(yīng)用實(shí)例舉不勝舉。
   


    硬度檢查


    硬度分歧適的刀具若涂層,涂層技術(shù)再高明也無(wú)濟(jì)于世。例如65HRC以下的高速鋼刀具,硬度大于68HRC的501鋼立銑刀,以及所謂的低合金高速鋼鉆頭鉆頭,涂層效果就不一定好。通過(guò)適當(dāng)?shù)臒崽幚恚瑢⒌毒哂捕瓤刂圃诳蛻魸M足的范圍內(nèi),再施以理想涂層,將是錦上添花。   

 


 

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