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如何选择刀具涂层

来源:苏州索尼特贸易有限公司    日期:2020-10-19    浏览量:载入中...

对刀具进行正确的表面处理,可以提高刀具寿命,减少加工周期,提高加工表面质量。然而,根据加工需要选择合适的刀具涂层是一项令人困惑和费力的任务。

每一种涂层在切割过程中都有优缺点,如果选择了错误的涂层,可能会导致刀具寿命小于未涂层刀具,有时甚至会导致比涂层前更多的问题。

有许多可用的工具涂层,包括PVD涂层,CVD涂层,以及PVDCVD交替涂层的复合涂层,这些都可以很容易地从工具制造商或涂层供应商获得。

1. 涂层的特点

硬度

涂层的高表面硬度是提高刀具寿命的**途径之一。一般情况下,材料或表面硬度越高,刀具寿命越长。

氮化钛(TiCN)涂层硬度高于氮化钛(TiN)涂层。碳含量的增加使TiCN涂层的硬度提高了33%,硬度约为Hv3000 ~ 4000(取决于制造商)

表面硬度高达Hv9000CVD金刚石涂层在刀具上的应用已经比较成熟。与PVD涂层刀具相比,CVD涂层金刚石刀具的使用寿命提高了10 ~ 20倍。金刚石涂层刀具具有较高的硬度和切削速度,是未涂层刀具的2 ~ 3倍,是有色金属材料的理想选择。

耐磨性

耐磨性是指涂层的抗磨损能力。虽然有些工件材料本身可能不是太硬,但在生产过程中加入的元素和使用的过程可能会导致刀具的刃口开裂或钝化。

表面润滑性

高摩擦系数会增加切削热,导致涂层寿命缩短甚至失效。降低摩擦系数,可**延长刀具使用寿命。光滑或规则的涂层表面有助于减少切削热量,因为光滑表面通过允许芯片从切削表面的前沿快速滑动减少热量的产生。与未涂层刀具相比,表面润滑较好的涂层刀具还可以在较高的切削速度下加工,从而进一步避免与工件材料的高温熔焊。

氧化温度

氧化温度是涂层开始分解的温度。氧化温度越高,越有利于高温条件下的切割。虽然TiAlN涂层在室温下的硬度可能比TiCN涂层低,但它们已被证明在高温处理中比TiCN涂层更有效。钛合金涂层能在高温下保持其硬度,因为它能在切割机和切屑之间形成一层氧化铝,氧化铝层能从切割机向工件或切屑传递热量。硬质合金刀具的切削速度通常高于高速钢刀具,这使得TiAlN成为硬质合金刀具的**涂层。这种PVD TiAlN涂层通常用于硬质合金钻头和立铣刀。

抗粘结

涂层的粘附性可以防止或减少刀具与被加工材料之间的化学反应,防止工件材料沉积在刀具上。

在有色金属(如铝、黄铜等)的加工过程中,刀具上经常会出现BUE,导致刀具塌陷或工件尺寸失调。一旦被加工的材料开始粘住工具,附着力扩大。

当用成型丝锥加工铝工件时,每加工一个孔后,丝锥上的铝胶会增加,*终导致丝锥直径过大,导致工件尺寸超差。即使在冷却剂性能差或浓度低的情况下,具有良好粘结性能的涂料也能很好地工作。

2常用涂料

2.1氮化钛涂层(TiN)

锡是一种通用的PVD涂层,可以增加工具的硬度,并具有较高的氧化温度。该涂层可用于高速钢刀具或成形刀具上,取得很好的加工效果。

2.2碳化钛涂层(TiCN)

TiCN涂层中添加碳可以提高刀具的硬度,获得较好的表面润滑,是高速钢刀具的理想涂层。

2.3氮化铝或氮化铝涂层(TiAlN/AlTiN)

在钛铝/阿尔丁涂层中形成的氧化铝层可以有效地提高刀具的高温工作寿命。该涂层可用于硬质合金刀具,主要用于干切削或半干切削。AlTiN涂层比TiAlN涂层提供更高的表面硬度,这取决于涂层中铝和钛的比例,因此它是高速加工的另一种可行的涂层选择。

2.4氮铬铝涂层(AlCrN)

AlCrN涂层优异的附着力使其成为晶片成型加工的**涂层。当涂覆这种几乎不可见的涂层时,高速钢刀具或硬质合金刀具和成形刀具的加工性能将得到极大的改善。

2.5金刚石涂层

CVD金刚石涂层对有色金属材料加工刀具提供了**的性能,石墨加工,金属基复合材料(MMC),高硅铝合金,和许多其他高耐磨材料,理想的涂料(:纯金刚石涂层工具不能用于处理钢,因为处理钢将会产生大量的切削热,引起化学反应,毁了胶粘剂层涂层和刀具之间)

用于硬铣削、攻牙和钻孔的涂层各不相同,有其独特的应用。此外,还可以使用多层涂层,在表面层和刀具基体之间嵌入其他涂层,可以进一步提高刀具的使用寿命。

涂料的成功应用

实现一个成本效益高的涂层应用可能取决于许多因素,但通常只有一个或几个涂层可用于每个特殊的处理应用。

选择合适的涂层及其性能,可以使加工性能得到**提高,也可以使加工性能略有改善。切削深度、切削速度和冷却剂等都会影响刀具涂层的使用。

由于在工件材料的加工过程中有许多可变因素,选择涂层的**方法之一是通过试切。涂料供应商不断开发新的涂料,以进一步提高涂料的高温、摩擦和耐磨性。与涂层(工具)制造商合作,验证**和**的工具涂层在加工中的应用总是一件好事。

有许多可用的工具涂层,包括PVD涂层,CVD涂层,以及PVDCVD交替涂层的复合涂层,这些都可以很容易地从工具制造商或涂层供应商获得。

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