高速干式切削最好的涂层是氮铝钛

文章来源:互联网 发布时间:2012-10-15
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现今,切削液通常不再必要的重要原因是有了涂层。它们通过抑制从切削区到刀片 (刀具) 的热传导来减缓温度的冲击。涂层的作用就象一层热屏障,因为它有比刀具基体和工件材料低得多的热传导系数。因此,这些刀具吸收的热量较少,能承受较高的切削温度。无论是车削还是铣削,涂层刀具都允许采用更高效的切削参数,而不会降低刀具寿命。

涂层厚度在2到18微米之间,它在刀具性能方面起着重要的作用。较薄的涂层比厚的涂层在冲击切削时,经受温度变化的性能要好,这是因为较薄的涂层应力较小,不易产生裂纹。在快速冷却和加热时,厚的涂层就象玻璃杯极快地加热冷却一样,容易碎掉。用薄涂层刀片进行干式切削可以延长刀具寿命高达40%,这就是物理涂层常用来涂圆形刀具和铣刀片的原因。PVD涂层往往涂得比化学涂层要薄,与轮廓结合得较牢固。另外,PVD涂层可以在低得多的温度下沉积在硬质合金上,因此,它们更多地应用于非常锋利的刃口及大的正前角铣刀、车刀。

虽然涂层材料氮化钛,在所有涂层刀具中占有80%。然而在高速干式切削的情况下,最好的PVD涂层是氮铝钛(TiAlN),它的性能在高温连续切削时,优于氮化钛四倍,例如用于高速车削。TiAlN涂层对于处在较高的热应力条件下的刀具,也胜过其它涂层。象干式铣削及那些小直径孔的深孔钻削切削液难以到达的部位。

TiAlN在切削温度下比TiN更硬,且具有热稳定性,PVD涂层利用了它的抗化学磨损性能,它的硬度高达维氏3500度,它的工作温度高达1470°F。材料科学家推测:这些性质可归功于非结晶的氧化铝薄膜,它是当高温时涂层表面中的一些铝氧化后,在切屑/刀具界面上形成的。怎么样保湿左旋肉碱排行榜润唇什么美白产品比较好有效保湿补水眼霜哪个牌子的好去痘印好用精华液推荐评价

这项研究特意选用超薄多层PVD涂层,这种沉积过程产生的涂层由上百层组成,每一层仅有几个纳米厚。而一般的PVD涂层的沉积物只有几层微米级厚度的涂层。

尽管PVD涂层有很多优点,但是对于加工大多数黑色金属,CVD涂层仍然是更受欢迎。在CVD加工过程中,沉积温度比较高有助于提高结合强度,并且允许基体中有较高的钴含量,这样刀刃的韧性好,提高抗塑性变形的能力。由于CVD涂层比PVD涂层厚,就要求在它们的刃口处进行钝化,以防止涂层剥落,同时也能有助于提高刀具的抗磨损性能。允许采用进给量可达0.035英寸/转。

CVD是在刀具上沉积一层有用的氧化铝的过程,这是人们熟知的最耐热和抗氧化的涂层。氧化铝是不良导体,它把刀具与切削变形而生成的热量隔开,促使热量流到切屑中。这是一种极好的CVD涂层材料,主要用于在干切时使用的硬质合金车刀。它在高速切削时还能保护基体,是最好的抗磨料磨损和月牙洼磨损的涂层。

涂层刀片有较长的刀具寿命,它在干式铣削比湿式铣削更稳定。更高切削速度会使切削温度进一步升高。例如,在14000转/分和1575英寸/分的切削速度下干式切削加工铸铁,能把刀具前面的切削区加热到600°~700℃。其金属切除率就类似于铣削铝,这时在铸铁上产生的温度就高于常规刀具。

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