涂层刀具的研究现状.pdf

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1、!"#$%"&’()*+,-."(+*专题论坛涂层刀具的研究现状方斌!%"%黄传真!%许崇海"%刘增文!&!#山东大学机械工程学院先进射流工程技术研究中心%山东济南"$%%&!’"#山东轻工业学院机电工程学院%山东济南"$%!%%$摘要!高速切削和干切削技术的广泛应用推动了刀具涂层材料和涂层技术的发展(文中全面综述了刀具涂层材料)单涂层和多涂层结构)物理和化学涂层工艺)纳米涂层工艺的最新研究进展(关键词!刀具涂层!涂层材料!涂层技术!切削刀具!粉末涂层中图分类号!"#$%文献标识码!&文章编号!$%%!’!(((&!%%#$%&’%%’%’%(#$%&

2、’()*+,*-./+01**234*&5(.-2,%../+06#789/+!%":;<#78,=%-+>?=(+!:@<,=*+0>=-/":ABD(+!&!#.:;<4:=>4/?@A;B:?C:0>E,:G%5BF>>0>=H:BFA;,BA0D;E,;::4,;EI5FA;?>;EJ;,@:4G,>0>=H:BFA;,BA0A;?D0:B<4,BA0D;E,;::4,;EL5FA;?>;EN;G<,=P,EF

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4、;E<:BF;>0>EKA4:,;@:G<,EA<:?A;?GORRA4,S:?#()*+,%-#!<>>0B>A<,;EMB>A<,;ERA<:4,A0MB>A<,;E<:BF;>0>EKMBO<<,;E<>>0MQ>T?:4B>A<,;E!前言方式%有助于刀具)工件之间及刀具*切屑之间形成不同的金属切削是零件成型的最主要加工手段之一%在制接触条件%降低热冲击或力冲击%从而间接地改善刀具磨造业中占有十分重要的地位(近几十年来%随着数控技术损*"+(及切削刀具的不断发展%金属切削技术取得了长足的发!"#常见涂层刀具材料及其选择的原则展和更加广泛的应用%

5、尤其是高速切削和干切削技术%已在市场上大致有四类常见的硬涂层材料*"+(最常见的在航空航天)汽车)模具等重要的制造业领域得到应用*!+(一类是钛基涂层材料%如!+,-)+,.)+,&.%-$%其金属相高速切削和干切削技术可使单位时间内材料切除率提高通常是与铝或铬金属混合%铝或铬的作用是改善涂层的’($倍或更高%使得加工效率大幅度地提高%加工成本明硬度)抗氧化性等%&+,%/0$-是这类涂层非常成功的一种显降低%加工精度和表面质量显著提高(高速切削和干切涂层材料%用其加工高合金钢)不锈钢)钛合金和镍合金削技术已成为切削加工的发展方向%在可预见的时期内%时

6、的刀具寿命可比+,-涂层刀具高’(1倍’另外在&+,%高速切削和干切削技术将成为切削加工的主流%也是先/0$-涂层中%如有合适的铝浓度%切削时在刀2屑界面上进制造技术的最重要的共性技术之一(但高速切削和干还会产生一层硬的)惰性的保护膜%该膜有较好的隔热切削技术同时也带来了许多在常规金属切削中未遇到的性%可有效地用于高速切削*’%!$+(其中%兼有+,.和+,-两问题%如随切削速度的变化%切削温升)刀具磨损等%都发种材料优点的氮碳化钛&+,.-$为基的多元成分新涂层材生了较为显著的变化(因此%研究和开发适用于高速切削料%例如&+,%34$.-)&+,%/

7、0$.-和&+,%5,$.-等也获得应和干切削的刀具%推动高速切削和干切削技术的应用%有用(+,.-涂层由于在涂覆过程中可通过连续改变.)-的着极为重要的意义(其中涂层刀具在高速切削领域的应成分%控制+,.-的性质%并形成不同成分的多涂层结构用比例越来越大(&据报道可多达"%%%多层%每层厚为纳米级$%可降低内"涂层刀具及涂层材料的发展现状应力%提高韧性%增加涂层的厚度%阻止裂纹的扩展%减少涂层技术是改进刀具力学性能%尤其是耐磨性的重崩刃%可显著提高刀具寿命(如山德维克公司最新开发出要途径(在切削过程中%刀具的磨损机理主要有粘结磨的加工钢的6.1%%%

8、系列牌号)日本东芝公司的+7!$8损)磨粒磨损)摩擦氧化磨损)扩散磨损和疲劳破损(这五中均有+