根據(jù)涂層方法不同,涂層刀具可分為化學(xué)氣相沉積(CVD)涂層刀具和物理氣相沉積(PVD)涂層刀具。涂層硬質(zhì)合金刀具一般采用化學(xué)氣相沉積法,沉積溫度在1000℃左右。涂層高速刀具一般采用物理氣相沉積法,沉積溫度在500℃左右;
根據(jù)涂層刀具基體材料的不同,涂層刀具可分為硬質(zhì)合金涂層刀具、高速鋼涂層刀具、以及在陶瓷和超硬材料(金剛石和立方氮化硼)上的涂層刀具等。
根據(jù)涂層材料的性質(zhì),涂層刀具又可分為兩大類,即“硬”涂層刀具和 ‘軟”涂層刀具?!坝病蓖繉拥毒咦非蟮闹饕繕?biāo)是高的硬度和耐磨性,其主要優(yōu)點(diǎn)是硬度高、耐磨性能好,典型的是TiC和TiN涂層。“軟”涂層刀具追求的目標(biāo)是低摩擦系數(shù),也稱為自潤滑刀具,它與工件材料的摩擦系數(shù)很低,只有0.1左右,可減小粘接,減輕摩擦,降低切削力和切削溫度。
近開發(fā)了納米涂層 (Nanoeoating)刀具。這種涂層刀具可采用多種涂層材料的不同組合 (如金屬/金屬、金屬/陶瓷、陶瓷/陶瓷等),以滿足不同的功能和性能要求。設(shè)計(jì)合理的納米涂層可使刀具材料具有優(yōu)異的減摩抗磨功能和自潤滑性能,適合于高速干切削。
1) 高速鋼。高速鋼是一種加入了較多W、Mo、Cr、V等合金元素的高合金工具鋼,其含碳量為0.7%——1.05%。高速鋼具有較高耐熱性,其切削溫度可達(dá)600℃,與碳素工具鋼及合金工具鋼相比,其切削速度可成倍提高。
2) 陶瓷。與硬質(zhì)合金刀具相比,陶瓷材料具有更高的硬度、紅硬性和耐磨性。陶瓷材料的缺點(diǎn)是脆性大、橫向斷裂強(qiáng)度低、承受沖擊載荷能力差,這也是近幾十年來人們不斷對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)的重點(diǎn)。刀具材料可分為三大類:①氧化鋁基陶瓷。②氮化硅基陶瓷。③氧化鋁復(fù)合陶瓷。
3) 金屬陶瓷。金屬陶瓷的切削效率和工作壽命高于硬質(zhì)合金、涂層硬質(zhì)合金刀具,加工出的工件表面粗糙度?。挥捎诮饘偬沾膳c鋼的粘結(jié)性較低,因此用刀具取代涂層硬質(zhì)合金刀具加工鋼制工件時(shí),切屑形成較穩(wěn)定,在自動(dòng)化加工中不易發(fā)生長(zhǎng)切屑纏繞現(xiàn)象,零件棱邊基本沒有毛刺。金屬陶瓷的缺點(diǎn)是抗熱震性較差,易碎裂,因此使用范圍有限。
4) 超硬材料。人造金剛石、立方氮化硼(CBN)等具有高硬度的材料統(tǒng)稱為超硬材料。金剛石是世界上已知的硬物質(zhì),并具有高導(dǎo)熱性、高絕緣性、高化學(xué)穩(wěn)定性、高溫半導(dǎo)體特性等多種優(yōu)良性能,可用于鋁、銅等有色金屬及其合金的精密加工,特別適合加工非金屬硬脆材料。
5) 硬質(zhì)合金。硬質(zhì)合金刀具的硬度已達(dá)98——93HRA,在1000℃的高溫下仍具有較好的紅硬性,其耐用度是高速鋼的幾十倍。硬質(zhì)合金是由WC、TiC、TaC、NbC、VC等難熔金屬碳化物以及作為粘結(jié)劑的鐵族金屬用粉末冶金方法制備而成。與高速鋼相比,它具有較高的硬度、耐磨性和紅硬性;與超硬材料相比,它具有較高的韌性。
退涂工藝
涂層材料包括氮化物、碳化物、碳氮化物、氧化物、硼化物、硅化物、金剛石及復(fù)合涂層八大類數(shù)十個(gè)品種。應(yīng)用為普遍的是單層TiN涂層、TiCN涂層、TiAlN涂層、CrN涂層、DLC(類金剛石)涂層和金剛石涂層等。對(duì)于不同的涂層材料和結(jié)構(gòu),采取的退涂工藝也不相同。在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中,退涂工藝主要有物理退涂和化學(xué)退涂?jī)纱箢悺?
1.物理退涂
物理退涂是指用機(jī)械的方法將膜層從機(jī)體上清除,物理退膜的方法主要有噴砂法、機(jī)械加工磨削等。適用于不宜在化學(xué)溶液里浸泡的基材和對(duì)表面光潔度要求不高、對(duì)尺寸精度要求不高且表面形狀簡(jiǎn)單、易于研磨拋光的刀具。
2.化學(xué)退涂
化學(xué)退涂是指在酸性或堿性的化學(xué)退除溶液中對(duì)刀具涂層進(jìn)行溶解,退涂的溶液與刀具表面的合金涂層起化學(xué)反應(yīng)。溶液對(duì)退膜掉的化合物需要有絡(luò)和作用,使涂層從機(jī)體松懈后及時(shí)形成絡(luò)和物從刀具或工件基體分離,不在刀具機(jī)體上附著混合物殘?jiān)?,恢?fù)刀具基體在未鍍膜前的本來面目。這種方法是目前涂層中普遍采用的退涂方法。
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