新型牌號(hào)提升效率和質(zhì)量

對(duì)于切削刀具生產(chǎn)商來說,最神圣的成就莫過于提供更好的刀片牌號(hào),使之能滿足客戶在更高生產(chǎn)效率茵沾、更長(zhǎng)切削時(shí)間,以及在多種切削條件下具有更佳性能等方面的要求。山特維克可樂滿的刀具及材料專家小組為了在這個(gè)世界領(lǐng)先的領(lǐng)域取得突破,積極發(fā)揮各人所長(zhǎng),創(chuàng)造出新一代的刀片牌號(hào)。

新推出的3種牌號(hào)(GC4225早抠、GC4240和GC1030)標(biāo)志著這一工藝的成功。由于現(xiàn)有的GC4025是世界上迄今為止銷量最大的硬質(zhì)合金牌號(hào),因此任何替代產(chǎn)品都必須能夠超越其卓越的性能撬讽。經(jīng)過大量的測(cè)試證明,GC4225在一般鋼車削應(yīng)用上比其前身更為優(yōu)越,并勢(shì)必對(duì)整個(gè)鋼加工行業(yè)提出新的挑戰(zhàn)蕊连。

新型可樂滿刀片牌號(hào)能夠獲得這些性能改善,主要得益于涂層技術(shù)和制造工藝上的最新突破。現(xiàn)代涂層技術(shù)已經(jīng)使將不同材料一層層地加在硬質(zhì)合金刀片上成為可能游昼。只要適當(dāng)調(diào)配好硬質(zhì)合金刀片的構(gòu)成甘苍、涂層材料尝蠕、涂層次序,以及選用合適的涂層制造技術(shù),就能大幅度改進(jìn)性能,并可顯著提高金屬切削的生產(chǎn)效率,同時(shí)無需在刀片的耐磨性能上作出任何讓步。

選擇合適的涂層技術(shù)

目前有兩種基本涂層技術(shù)可供選擇:一種是化學(xué)氣相沉積法(簡(jiǎn)稱CVD),另一種是物理氣相沉積法(簡(jiǎn)稱PVD)载庭。

一般而言,當(dāng)需要良好的耐磨性時(shí)使用CVD趟佃；而需要獲得最大限度的切削刃邊緣韌性時(shí)則采用PVD。專家小組面對(duì)的一項(xiàng)挑戰(zhàn)是,需要開發(fā)出一種CVD涂層,使其切削刃邊緣韌性和安全性都接近PVD涂層的屬性昧捷。

現(xiàn)代刀片涂層以諸如MTCVD-TiCN闲昭、Al2O3和TiN等材料用作不同的涂層,并與幾種中間體薄層作時(shí)效處理,以達(dá)到良好的附著力及其所需晶體結(jié)構(gòu)。尤其是Al2O3能以多種不同的晶體變性和具有不同屬性的晶粒結(jié)構(gòu)存在撑葡。在GC4225和GC4240牌號(hào)上,則開發(fā)出一種針對(duì)alpha-Al2O3變性的細(xì)晶粒版本益爽。

將來隨著性能的提高和應(yīng)用范圍的擴(kuò)大,預(yù)計(jì)這些新型刀片牌號(hào)將起到十分重要的作用,而它們的涂層是應(yīng)用山特維克可樂滿研發(fā)并擁有專利的精密CVD工藝生產(chǎn)的。

CVD工藝在880～l000℃的溫度中進(jìn)行艾抠。涂層在反應(yīng)器中形成,做法是嚴(yán)格控制幾種活性氣體依次進(jìn)入反應(yīng)器,并讓硬質(zhì)合金刀片在反應(yīng)器中暴露于這些氣體中企棘。不同的涂層就這樣逐個(gè)原子地慢慢形成。在如此高溫下,所形成的涂層完全沒有應(yīng)力惑妒。但是,由于涂層材料和硬質(zhì)合金刀片的熱膨脹系數(shù)不同,因此便開始形成擴(kuò)張應(yīng)力,當(dāng)反應(yīng)器冷卻時(shí)逐步在涂層中增大射传。當(dāng)溫度下降到抗張應(yīng)力超出涂層材料斷裂韌性的水平時(shí),涂層便開始龜裂,于是便形成冷卻裂紋。達(dá)到室溫后,涂層也有了很高的擴(kuò)展應(yīng)力,并有一大片頗像河床干旱的冷卻裂紋泛驰。裂紋和擴(kuò)張應(yīng)力降低了CVD涂層刀片的韌性域曼。但是,如果用新近開發(fā)成功的后處理方法,則可消除這些不良特征,減低涂層應(yīng)力并使表面光滑。另外,通過在靠近涂層表面將冷卻裂紋閉合,也可在一定程度上使其焊合寺帽。

更廣泛的應(yīng)用前景

事實(shí)上,CVD技術(shù)的最新發(fā)展以及山特維克可樂滿的最新后處理技術(shù),已經(jīng)為GC4225用于比P25牌號(hào)更為寬廣的車削應(yīng)用前景開辟了不少新機(jī)遇俱篡。在應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)時(shí),讓涂層表面接受強(qiáng)烈的材料沖擊,所產(chǎn)生的沖擊波穿過涂層,改變晶格的原子距離,并給予所有涂層良好的應(yīng)力狀態(tài),這樣就產(chǎn)生厚實(shí)的防磨涂層,其刀口邊緣韌性可以達(dá)到與薄涂層相類似的水平。

在GC4225牌號(hào)上,兩層TiCN涂層加上Al2O3,提供了主要的性能特征凸协。較厚的TiCN涂層有助于改善兩側(cè)抗磨性能,而細(xì)晶粒的alpha-Al2O3涂層則有多種功能,包括減低月牙洼磨損,并可作為一道熱屏障,保護(hù)熱敏感的硬質(zhì)合金材料颤枪。與GC4025牌號(hào)比較,Al2O3的厚度和種類都經(jīng)過變性處理,以提高其熱屏障功能并進(jìn)一步改善耐磨性。以前,增加Al2O3涂層厚度意味著降低其韌性,并增加出現(xiàn)涂層分離的風(fēng)險(xiǎn)以及對(duì)切削刃邊緣造成損壞(也就是說,不同屬性之間總要作出某種程度的犧牲)淑际。應(yīng)用新的后處理技術(shù),就有可能在切削刃邊緣韌性和安全性等方面將CVD涂層的性能提升到能與PVD涂層媲美的水平,使其更適合于斷續(xù)切削和更高速度的應(yīng)用場(chǎng)合畏纲。另外,在改善其承受機(jī)械沖擊的韌性的同時(shí),并不會(huì)降低其它方面的屬性。這樣的結(jié)果是,新一代刀片牌號(hào)的誕生,在性能上沒有妥協(xié)春缕。

對(duì)于新型GC4240牌號(hào)而言,在中等溫度下生產(chǎn)的薄CVD涂層結(jié)合了一種新的硬質(zhì)合金刀片結(jié)構(gòu)盗胀。而硬質(zhì)合金屬于細(xì)晶粒,帶有一定含量的鉻,并比上一代產(chǎn)品具有更高的鈷含量。正如GC4225一樣,GC4240牌號(hào)也作了后處理,從而使產(chǎn)品獨(dú)特的切削刃邊緣韌性和安全性水平都顯著高于標(biāo)準(zhǔn)CVD牌號(hào)淡溯。

在PVD涂層技術(shù)上的最新發(fā)展已催生了一種專門為韌鋼銑削場(chǎng)合而設(shè)計(jì)的新型銑削牌號(hào)——GCl030读整。山特維克可樂滿的研發(fā)部門已開發(fā)出一種獨(dú)特的多層次PVD-TiAlN涂層,其新穎的結(jié)構(gòu)達(dá)到了耐磨性和切削刃邊緣韌性兩方面的平衡簿训。

以上提到的各種牌號(hào)開發(fā)步驟都已得到全面的測(cè)試——在實(shí)驗(yàn)室以及客戶切削應(yīng)用的實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)咱娶。專家小組對(duì)其它刀片牌號(hào)也做了類似的研發(fā),旨在進(jìn)一步更新現(xiàn)有的產(chǎn)品。

(原載:MetalworkingWorld)

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