金剛石薄膜涂層刀具是用化學(xué)氣相沉積(CVD)方法在硬質(zhì)合金表面生長(zhǎng)一層金剛石薄膜制成的刀具，它具有金剛石的特性，且制造簡(jiǎn)單纯命，成本較低，是很好的替代品痹栖，極富市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力亿汞。國(guó)內(nèi)外的企業(yè)和研究單位都在積極開(kāi)發(fā)金剛石薄膜涂層刀具，目前未形成規(guī)模生產(chǎn)和廣泛應(yīng)用的原因是涂層工藝還不能保證薄膜與基體的足夠粘結(jié)強(qiáng)度揪阿，同時(shí)還需要研究合適的基體材料及刀具的幾何參數(shù)等疗我。本文通過(guò)制備的金剛石薄膜涂層刀具對(duì)硅鋁合金進(jìn)行干切削試驗(yàn)，從而對(duì)金剛石薄膜涂層刀具的切削性能進(jìn)行研究南捂。

    試驗(yàn)刀具及材料

    金剛石薄膜涂層刀具為在硬質(zhì)合金(YG6)基體上通過(guò)化學(xué)氣相沉積(CVD)法沉積一層約8～12μm厚的金剛石薄膜碍粥，金剛石晶粒尺寸≥3μm。刀具的幾何參數(shù):前角g0=0°黑毅，后角a0=10°嚼摩，偏角Kr=Kr′=60°，刀尖圓弧半徑e=0.8mm矿瘦，刀片外形及刃口電鏡照片枕面。

    試件為硅鋁合金，分別為含硅量12～14%的鑄造共晶體硅鋁合金棒和含硅量24%的鑄造高硅鋁合金棒学蛤。前者由于熱處理工藝不同贮祥，與常規(guī)活塞鑄件的組織和顯微硬度相比有較大差別夫次。試件的硅粒較大呈針狀分布、不均勻且有較多氣孔程昨，氣孔周?chē)泄枇＞奂Ω裕@微硬度共晶體為HV180，粗大硅粒為HV660咖亏，而常規(guī)活塞共晶體的顯微硬度為HV110肩菲。

    干切削性能試驗(yàn)

    切削試驗(yàn)在C616精密車(chē)床上進(jìn)行，改變切削用量干切削硅鋁合金試件已唐，用SRM-1表面粗糙度測(cè)量?jī)x檢測(cè)試件表面形貌和表面粗糙度犹佣，用工具顯微鏡觀測(cè)刀具磨、破損情況和測(cè)量后刀面平均磨損量VB绞芽，金剛石薄膜一旦脫落即終止切削試驗(yàn)皱辞。

    薄膜涂層刀具干切削含硅量12%～14%的硅鋁合金試件尺寸f75×300mm。根據(jù)生產(chǎn)中半精和精加工硅鋁合金的切削用量歪架，切削試 驗(yàn)參數(shù)選擇如表1股冗。

    每隔一定路程測(cè)量一次試件表面粗糙度，得出如圖3的進(jìn)給量與表面粗糙度的關(guān)系曲線和蚪，可以看出止状，進(jìn)給量對(duì)表面粗糙度影響較大，圖4為試件表面粗糙度隨切削路程的變化惠呼，可以看出在切削穩(wěn)定期內(nèi)导俘、在相當(dāng)長(zhǎng)的切削路程后、直達(dá)41.5km時(shí)剔蹋，試件表面粗糙度值都在Ra1.0μm左右旅薄。

    薄膜涂層刀具和硬質(zhì)合金YG6切削含硅量24%的高硅鋁合金    試件尺寸f60×200mm，選擇切削用量:n=830r/min泣崩，f=0.1mm/r少梁，ap=0.2mm。每隔一段時(shí)間測(cè)量刀具后刀面的平均磨損量VB值矫付，得出VB-時(shí)間曲線凯沪，可以看出:VB=0.15mm時(shí)，金剛石薄膜刀具切削時(shí)間為174s洞歼，而YG6僅8s卫削，相差20多倍。

    薄膜涂層刀具干切削汽車(chē)活塞

    試件尺寸f80×120mm宣验，金相組織如圖2(a)赌矩，選擇切削用量為:n=980r/min，f=0.1mm/r，ap=0.2mm浑梳。切削后測(cè)量試件表面形貌和表面粗糙度值如圖6悲社，表面粗糙度Ra=0.8μm，滿(mǎn)足生產(chǎn)中對(duì)活塞外圓表面的表面粗糙度的要求染窝。

    某活塞廠生產(chǎn)線上切削含硅量24%的高硅鋁合金    工件尺寸f62×80mm反没，切削用量:n=1380r/min，f=0.1mm/r医惠，ap=0.2mm缺员。用硬質(zhì)合金YG8刀具切削5s后即出現(xiàn)可觀測(cè)到的磨損，用金剛石薄膜涂層刀具切削570s后刀面脫膜憋庙，聚晶金剛石刀具切削600s后可觀測(cè)到刀尖刃口出現(xiàn)磨損笔喉。

    結(jié)論

    從切削試驗(yàn)看出取视，用金剛石薄膜涂層刀具干切削硅鋁合金硝皂，刀具初期切削時(shí)試件表面粗糙度值不穩(wěn)定，進(jìn)入刀具正常磨損階段作谭，試件表面粗糙度值非常穩(wěn)定稽物，切削路程相當(dāng)長(zhǎng)，具有很好的干切削性能折欠。

    切削用量對(duì)表面粗糙度的影響最大的是進(jìn)給量f贝或，在較高切削速度的情況下，只要進(jìn)給量合適則表面粗糙度值變化不大锐秦。我們認(rèn)為咪奖，加大刀尖圓弧半徑re，進(jìn)給量f對(duì)表面粗糙度的影響會(huì)減小酱床。

    從切削試驗(yàn)看出羊赵，干切削硅鋁合金時(shí)，金剛石薄膜涂層刀具的使用壽命遠(yuǎn)高于硬質(zhì)合金扇谣，與聚晶金剛石刀具相當(dāng)昧捷。干切削加工的表面粗糙度值也能滿(mǎn)足對(duì)活塞外圓表面粗糙度的要求。因此冕咒，金剛石薄膜涂層刀具在生產(chǎn)中可以替代聚晶金剛石刀具撑葡。由于金剛石薄膜涂層刀具制作簡(jiǎn)單，成本較低彭理，將會(huì)帶來(lái)良好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益艾抠。

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