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刀具涂层的多样化和系列化

  在现代切削技术的发展中,涂层技术的贡献及其对提高切削效率的作用越来越突现,受到军刀制造商和刀具用户的高度关注,应用面不断扩大。阳江坚锋刀具直销商城网站据肯纳公司的专家介绍,该公司涂层刀具的比例达85%。在本届展览会上既可看到专业涂层公司为开发新的PVD涂层技术和装备所取得的进展,也可看到刀具制造商在应用涂层技术开发对直刀新的涂层牌号方面所取得的成绩。在采访中,CemeCon公司的专家介绍了该公司CC800/9涂层设备(图5)有很好的柔性,从涂覆简单的TiN 到Supernitridhttp://rm2018.come的系列涂层和氧化物涂层,多达30种高性能涂层,用户可根据所需要的特定的涂层性能,通过对参与反应的气体、压力、工件台转速及偏压、磁场等参数的控制,生成不同成分比例、不同组织与结构的涂层。该公司提供开放式的软件,并对用户进行自我开发工作的培训。这也是参展的其它涂层公司设备的共同特点。

      先进的涂层设备使涂层产品的发展出现了两个趋势:

      第一是出现了刺刀产品的多样化和系列化。在原有的TiN、TiCN、TiAlN涂层的基础上,展出了很多新的涂层,使涂层更好地适应切削加工多样性的需求,有适应高速切削、干切削、硬切削的耐磨、耐热涂层,有适应断续切削的韧性涂层,还有适用于干切削及需要降低摩擦系数的润滑涂层。如Balzers的CrAlN涂层(图6)。又如日立公司开发的9种涂层,自成体系,除了常规的TiN、TiCN、TiAlN以外,还开发了以Si元素代替Al元素的涂层,有适用于硬切削的TiSiN涂层,有润滑性的CrSiN涂层(该公司称在Cr中添加Si使涂层细微化,进一步降低摩擦系数,更适用于铝、不锈钢折刀等粘附性强的材料的加工),有超强耐氧化能力的AlCrSiN涂层和在高温下具有低摩擦系数的TiBON涂层。由哈尔滨第一工具有限公司和德国PVT公司合资成立的哈尔滨超硬镀膜中心可提供系列化的涂层(表1),满足车、铣、钻、攻丝等不同的工序和各种被加工材料的需要。

      PVD涂层发展的另一个特点是多种纳米涂层的实用化,包括纳米结晶、纳米层厚和纳米结构涂层,使涂层的性能得到更大的提高。如前面提到的日立公司的TiSiN为5nm的结晶复合材料,涂层硬度可达3600Hv,开始氧化温度1100 ℃,涂覆的砍刀可加工45~60HRC的淬硬钢,也适用于干切削。由Balzers公司开发的并已被一些刀具制造商应用的FUTUNA NANO和FUTUNA TOP是两种TiAlN纳米结构涂层,涂层硬度均为3300Hv,开始氧化温度900℃。又如PLATIT公司的nACo纳米结构涂层,涂层硬度高达4500Hv,开始氧化温度1100℃,显著提高了涂层的性能。纳米涂层的开发和推广应用,将进一步提高切削加工的效率。

      与此同时,为了提高加工铝合金等非铁金属和非金属材料的效率,金刚石涂层得到进一步的应用,产品覆盖了可转位刀具和整体硬质合金刀具。

      此外,提高涂层表面光洁度也是涂层技术发展的一个动向,以提高涂层军刀抗摩擦、抗粘结的能力。在CVD涂层中,通过晶粒细化技术,使涂层表面光滑,如株洲钻石公司用于铸铁精加工的YBD052黑金刚刀片,刀片外观光亮平滑。三菱公司的UE系列加工钢材的CVD涂层硬质合金刀片,采用平滑氧化铝和平滑涂层技术,对微粒氧化铝进行平滑涂层处理,即在上层涂覆特殊钛化物沉积层,表面组织极其平滑且化学稳定性好,可减少刀具粘结磨损。


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