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模具技术

刀具涂层技术及材料的发展

发布日期:2014-09-17 14:40:35

刀具涂层技术在现代切削加工和刀具发展中起着十分重要作用,自问世以来发展非常迅速,尤其是近几年取得了重大进展,化学涂层(CVD)仍然是可转位刀片的主要涂层工艺,相继开发了中温CVD、厚膜三氧化二铝、过渡层等新工艺,在基体材料改善的基础上,使CVD涂层的耐磨性和韧性都得到了提高;而物理涂层(PVD)技术也取得了重大突破,在涂层设备的结构、工艺过程、自动控制等方面都取得了重大进展,开发了适应高速切削、干切削、硬切削的耐热性更好的涂层,通过对涂层结构的创新,开发了纳米、多层结构等大量新型涂层,大幅度提高了涂层硬度和韧性。
  超硬材料是指金刚石和立方氮化硼(CBN),其硬度比其他刀具材料高出几倍,金刚石是自然界中最硬的物质,CBN的硬度仅次于金刚石。近年来,超硬刀具材料发展迅速。 
  金刚石刀具材料分为5类:天然金刚石(ND)、人造聚晶金刚石复合片(PCD/CC)、金刚石薄膜涂层刀具(CD)、金刚石厚膜刀具(FCD)和人造聚晶金刚石(PCD)。ND的结晶各向异性,在进行刀磨的使用时必须选择适宜的方向;人造金刚石各向同性,其硬度低于ND,但强度与韧性好于ND。 
  金刚石刀具能够有效地加工非铁金属材料和非金属材料。如铜、钨等有色金属及其合金,陶瓷、硬质合金,各种纤维和颗粒加强复合材料,塑料、、石墨、玻璃和木材等,但金刚石忌切钢铁和其他铁族元素。 
  立方氮化硼(CBN)刀具材料具有极高的硬度和红硬性,是高速精加工或半精加工淬火钢、冷硬铸铁、高温合金的理想刀具材料,由于CBN刀具加工高硬度零件时可以获得良好的加工表面粗糙度,因此采用CBN刀具切削淬火钢可以实现“以切代磨”。 
  在未来刀具材料发展中仍要提到高速钢材料的发展,尽管高速钢材料在全世界的销售额正逐年减少,但高性能钴高速钢和粉末冶金高速钢的使用量仍在不断增加,这2种高性能高速钢比普通高速钢具有更好的耐磨性、红硬性和使用的可靠性。随着人们对切削加工效率追求的提高和观念的转变,这些高性能高速钢刀具在航空领域被大量采用。如航空难加工材料,自动钻铆机上使用的钻、扩、铰、锪一体高精度复合刀具以及加工飞机零件复杂型面的各类复合刀具。

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