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硬质合金刀刀片材料在模具加工中的发挥性能

人气:发表时间:2019-09-24
  瑞典山特维克新的硬质合金牌号GC1030是世界上第一个超多层开发的TiAlN涂层硬质合金刀具材料,在模具材料处理它,起到了提高加工效率,延长高性能的刀具寿命。
 
  (1)模具材料更换引起的问题
 
  近年来,随着模具材料性能的不断提高,模具寿命不断延长,但模具材料的切削性和磨削性却越来越差。近年来,模具的加工方法发生了很大的变化,从传统的加工淬火精加工方法向直接切削硬化材料的加工方式转变,从而减少了加工过程,降低了加工成本。对于SKD 61等硬化材料来说,直接切削不会出现很大的问题,但对于近年来发展起来的新型模具材料来说,很难改善切削条件,保证刀具使用寿命。这是一个不容忽视的大问题。
 
  (2)加工性能恶化的原因
 
  电流,对应于各种不同的目的,模具材料的性能得到了优化,其性能特征是共同的高硬度,高韧性,高耐腐蚀性,加工表面光洁美观,质量优良的追求。为了满足这些性能要求,需要对添加各种合金元素,所述晶体结构控制材料,措施,以消除杂质。然而,从这些性能改进刀具的角度来看,你会发现,它产生比切削刀具带来了阻力,因为在切削刃伤害的风险增加粘接效果,降低切削部件和其他问题。为了解决这些问题,就必须开发的耐热性,附着力等的优秀的刀具材料。
 
  (三)开发新工具材料的必要性
 
  为了解决上述问题,Sandvik公司开发了用于铣削模具的涂层硬质合金材料。在铣削一般硬度材料时,可使用耐热、耐磨、化学稳定性高的涂层硬质合金刀具。以K(GC 3040)硬质合金为基体,M_2O_3涂层刀具铣削SKD_(61)硬化钢是最佳选择。然而,这些工具不适用于新的模具材料跨世纪。CVD法涂层硬质合金刀具不能保持锋利的刀刃,涂层中存在拉应力。在铣削粘稠硬模具材料时,很容易在切削刃的涂层上产生微塌陷边缘,并逐渐膨胀为较大的塌陷边缘。
 
  用2种PVD涂层刀具材料和3种CVD涂层刀具材料做了铣削DAC55(硬度HRC47)模具材料的刀具寿命对比试验。3种CVD涂层材料是在不同基体材料表面涂覆不同厚度的TiN-Al2O3-TiCN三元涂层材料;2种PVD涂层材料是在不同基体材料上涂覆含Al比例不同的TiAlN涂层。观察切屑厚度与刀具寿命的关系,可以看出,PVD-TiAlN涂层材料排在第1和第2位,尤其是含Al量多的PVD-TiAlN涂层材料的切削寿命优于其他四种材料。TiAlN涂层之所以能获得高耐热性,是由于在涂覆过程中,Al与空气中的氧反应生成氧化铝的结果。但是,由于PVD涂层与基体的结合强度有一定限度,因此对于粘性材料的加工就不大适应。在切削DAC55工件材料(HRC47)的加工实例中(试验刀具:R210-063Q22-14M;切削速度:Vc=50m/min;刀齿数:z=1;轴向切削余量:ap=1mm;径向切削余量:ae=1mm;顺铣;干切削;刀具寿命判断标准:VB=0.2mm),最长的刀具寿命也只有25分钟。因此,需要开发高性能的新型涂层材料。
 
  (4)超多层涂料的发展
 
  山特维克公司在几年前就开始专注于超级多层镀膜,推进车削刀片,整体硬质合金铣刀制作,以提高生产率和刀具寿命显著贡献超多层镀膜的研发和商业化的作用。所谓超多层涂层是交替的PVD或CVD涂层重叠配置组合物涂布的优点,即内部微裂纹延伸将产生中途停止涂层,由此所述涂层可以减少脱落性的几微米厚的涂层。对于单层涂层,当涂层开裂基板表面,在那里它变成涂层的剥离的起点。因此,我们可以说,不容易出现这样的情况是涂层质量的涂层。
 
  GC 1030涂层是在4μm厚的PVD涂层中由多达数千层的超多层涂层构成的。涂层元素为钛(Ti)、铝(Al)和氮(N)。从涂层的整体结构上看,它是一种超多层TiAlN涂层,从微观结构上看,它是通过改变Ti与Al的比例和交替重叠形成的一种超多层TiAlN涂层,形成了高耐热、高韧性的高Al组分涂层和高韧性涂层。从整体上看,它是一种具有高耐热性和抗剥落性的前所未有的TiAlN涂层材料。
 
  (5)性能对比
 
  DAC3切割工件材料的性能比较试验的(HRC 41)(通过切割原始山特维克GC1030 TiAlN涂层刀片和超多TiAlN涂层刀片:VC =90米/分钟;每齿进给:FZ =0.15毫米/齿;刀齿:Z = 1;轴向切削余量:AP =2毫米;径向切削余量:AE =20毫米;顺铣;干式切削)。原始TiAlN涂层更含Al组分是一种具有高耐热性的刀片。比较这两个试验的切削刃刀片可以看出后,TiAlN涂层级GC1030刀片不仅加工时间长,磨损小和切割边缘,它是被覆材料的优异的超级的TiAlN多层结构。
 
  GC1030涂层与其他公司含Al成分多的TiAlN涂层的切削对比试验(试件材料仍为DAC3,切削速度:Vc=90m/min;每齿进给量:fz=0.13mm/齿;刀齿数:z=1;轴向切削余量:ap=3mm;径向切削余量:ae=3mm;顺铣;干切削)结果表明,其他公司的TiAlN刀具加工20分钟后局部磨损很大,这是由于涂层(或涂层与基体的一部分)和积屑瘤剥离造成的。与此相反,GC1030超多层TiAlN涂层刀具加工时间超过50分钟时仍未发现大的崩刃。由此可见,GC1030涂层可放心应用于如淬过火的DAC3那样粘而硬的材料加工。此外,GC1030涂层材料在各种钛合金加工中也优于原有TiAlN涂层材料,可获得很好的效果。虽然其因果关系的科学机理尚不清楚,但可以确定,超多层构造涂层对切削性能具有良好的正面影响,不仅适用于粘而硬的模具材料加工,对于飞机构件、医疗产品等的加工也是一种不错的刀具材料。
 
  将gc1030超多层铁石涂层材料用于pvd涂层硬质合金铣床。2006年春,它被用于所有焦炭铣刀。秋季,新的切割刀片应用于焦炭的245端铣刀、焦炭的210大前角切割槽刀片用于铣刀、焦炭的300低切削阻力圆切刀的磨削水平前角刀片等。,gc 1030超多层涂饰材料逐渐扩大应用范围,占据主导地位。

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