涂層高速鋼刀具的概述菩混、優(yōu)點弱贼、實驗數(shù)據(jù)及使用經(jīng)驗
1 概述
在高速鋼刀具的基體上其神,用物理氣相沉積方法(PVD)殴衡,涂覆耐磨材料薄層,可以大幅度地提高高速鋼刀具的使用性能垄窃◇半纾—般,涂層材料用TiN吐莲、TiC等抠偏,但多采用TiN。涂層后呢旋,刀具表面呈金黃色绝开。涂層厚度為5~10μm。
涂層高速鋼刀具約在1980年出現(xiàn)在國際市場奸先。發(fā)展極為迅速剑督,20年來,它已在高速鋼刀具中占有一定比重币芽。在美國菠食、日本、德國西设,近一半的齒輪加工刀具及立銑刀瓣铣、鉆頭等采用涂層,提高了切削效率贷揽,獲得了顯著的經(jīng)濟效益棠笑。我國對涂層高速鋼刀具的研究從80年代開始。近十年中禽绪,刀具制造行業(yè)已從美國蓖救、日本引進了近10套PVD涂層設備,已出售各種涂層高速鋼刀具產(chǎn)品印屁。在各地區(qū)和各部門循捺,擁有數(shù)量眾多的國內(nèi)制造的涂層設備,所用的物理氣相沉積方法不同雄人,有電弧發(fā)生等離子體氣相沉積法从橘、等離子槍發(fā)射電子束離子鍍法、中空陰極槍發(fā)射電子束離子鍍法础钠、e形槍發(fā)射電子束離子鍍法等恰力,各有特色和優(yōu)缺點,涂層產(chǎn)品質(zhì)量亦有差異,電弧發(fā)生等離子體氣相沉積法用得最多居然。
2 涂層高速鋼刀具的優(yōu)點
TiN的硬度為HV1800~2000奖肋,密度為5.44g/cm2,熱導率為29.31W/(m·℃)郑喊,線膨脹系數(shù)為(9.31~9.39)×10-6/℃遣拔。而高速鋼基體的硬度僅為HV800~850。故涂層后的高速鋼刀具阎臂,表面有硬層嘶刚,耐磨性好,與被加工材料之間的摩擦系數(shù)小贺勿,基體材料的韌性不降低紧碴。實用情況表明,與未涂層的高速鋼刀具相比甩卷,涂層后高速鋼刀具的切削力可降低5~10%拔较,由于涂層材料有熱屏障作用,刀具基體切削部分的切削溫度也有所降低劝薄;工件已加工表面粗糙度減胁叟稀;刀具使用壽命顯著提高胁编。
3 切削實驗數(shù)據(jù)
作者用W18Cr4V或W6Mo5Cr4V2高速鋼車刀與涂層后的刀具進行切削實驗對比厢钧,主要對比它們的刀具磨損與使用壽命。
實驗一:工件材料:60Si2Mn(調(diào)質(zhì)嬉橙,HRC40)早直。
車刀幾何角度:go=16°,ao=8°市框,kr=45°霞扬,le=-4°,be=0.5mm枫振。
切削用量:ap=0.5mm祥得,f=0.2lmm/r,ν=25m/min干切削蒋得。
4 使用經(jīng)驗
涂層高速鋼刀具可用于車刀、銑刀乒疏、鉆頭额衙、鉸刀、絲錐善薪、拉刀氛拜、齒輪滾刀和插齒刀,刀具使用壽命有不同程度的提高。涂層高速鋼車刀用得較少子钾,其使用壽命的提高也不是最顯著的即贰。涂層高速鋼麻花鉆、立銑刀团弧、絲錐等刀具應用最廣疲籍,使用壽命提高顯著,這些刀具經(jīng)過重磨幔瓮,涂層仍起作用谐浆。例如,涂層高速鋼鉆頭在涂層后第一次使用時谅练,與未涂層鉆頭比姿记,使用壽命可提高3倍以上;重磨時已將后刀面的涂層磨掉透劈,但前刀面上尚保留涂層梧却,壽命尚可提高2倍以上;第二次重磨后刀面后败去,其壽命仍有一定幅度的提高放航。對于刃磨前刀面的刀具(如涂層齒輪滾刀、插齒刀)为迈,在刃磨后三椿,仍有延長刀具使用壽命的效果。
涂層高速鋼刀具在國內(nèi)的應用尚不夠廣泛葫辐。但是搜锰,可以肯定地說,它對難加工材料的切削以及在先進制造設備上(如數(shù)控機床耿战、加工中心)蛋叼,將發(fā)揮重要作用。
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