刀具涂层技术发展及应用浅析

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2011-05-24
【摘要】:近30余年来,刀具涂层技术迅速发展,涂层刀具得到了广泛应用。CVD和PVD涂层技术不断迅速发展。

    近30余年来,刀具涂层技术迅速发展,涂层刀具得到了广泛应用。1969年德国克虏伯(Krupp)公司和瑞典山特维克(Sandvik)公司研发 成功了化学气相沉积(CVD)涂层技术,并向市场推出了CVDTiC涂层硬质合金刀片产品。20世纪70年代初,美国本夏(R.Runshan)和拉格胡 南(A.Raghuran)研发了物理气相沉积(PVD)工艺,并于1981年将PVDTiN高速钢刀具产品推向市场。当时CVD涂层工艺温度约 1000℃,主要用于硬质合金刀具(刀片)的表面涂层;PVD涂层工艺温度为500℃和500℃以下,主要用于高速钢刀具的表面涂层。

    后来,CVD和PVD涂层技术不断迅速发展,在涂层材料、涂层设备和工艺等方面都有了很大进步,而且发展了多层材料的涂覆技术,使涂层刀具(刀片) 的使用性能有了很大的提高。PVD涂层技术过去主要用于高速钢刀具,而近年来随着PVD涂层技术飞跃发展,也成功用于硬质合金刀具(刀片),占领了硬质合 金涂层刀具(刀片)的一半阵地。现在,涂层高速钢刀具和涂层硬质合金刀具(刀片)广泛应用,已占全部刀具使用总量的50%以上。

    涂层刀具的优越性

    在韧性较好的刀具(刀片)基体上进行表面涂层,涂覆具有高硬度、高耐磨性、耐高温材料的薄层(如TiN、TiC等),使刀具(刀片)具有全面、良好 的综合性能。未涂层高速钢的硬度仅为62~68HRC(760~960HV),硬质合金的硬度仅为89~93.5HRA(1300~1850HV);而涂 层后的表面硬度可达2000~3000HV以上。

①由于表面涂层材料具有很高的硬度和耐磨性,且耐高温。故与未涂层的刀具(刀片)相比,涂层刀具允许采用较高的切削速度,从而提高了切削加工效率;或能在相同的切削速度下,提高刀具寿命。

    ②由于涂层材料与被加工材料之间的摩擦系数较小,故涂层刀具(刀片)的切削力小于未涂层刀具(刀片)。

    ③用涂层刀具(刀片)加工,零件的已加工表面质量较好

    ④由于涂层刀具(刀片)的综合性能良好,故涂层硬质合金刀片有较好的通用性,一种涂层硬质合金牌号的刀片具有较宽的使用范围。

    刀具涂层技术的发展和进步

    笔者多次参观了国际机床工具展览会,收集到很多资料,并听取了各大工具公司的技术报告,从而了解到刀具产品表面涂层技术的发展和进步。

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关键字:刀具,涂层,技术发展,应用
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