硬质合金刀具制造-苏州硬质合金刀具-昂迈工具

刀具的涂层技能，有用，要转发收藏！

1.刀具涂层的特点

　　（1）力学和切削功用好。涂层刀具将基体资料和涂层资料的优良功用结合起来，既坚持了基体---的韧性和较高的强度，又具有涂层的高硬度、高耐磨性和低冲突系数。因而，涂层刀具的切削速度与未涂层的相比，切削速度可进步2~5倍，运用涂层刀具能够获得明显的经济效益。

　　（2）通用性强。涂层刀具通用性广，加工范围明显扩展，一种涂层刀具能够替代数种非涂层刀具运用，因而能够---削减刀具的品种和库存量，简化刀具管理，下降刀具和设备本钱。

2.涂层的分类

　　依据涂层办法不同，涂层刀具可分为化学气相堆积涂层刀具、物理气相堆积，涂层刀具及混合工艺及组合技能。cvd涂层原理如图1a所示，pvd涂层原理如图1b所示。混合工艺是等离子辅助cvd技能与传统的pvd技能进行有用的结合。比如先堆积传统的crn硬质涂层，再在上面堆积一层用于削减冲突的dlc涂层。组合技能是涂层前对东西或零部件的外表层进行氮化，能够进步涂层的---。

　　cvd能够涂覆耐磨损性优异的ticn、耐热性非常优异的al2o3厚膜，因而在发生高温的高速、率切削加工中能显示出长寿命，cvd涂层如图2a所示。

　　pvd一般用在与无涂层硬质合金、高速钢相同或较高速的切削速度条件下，以延常刀具寿命为方针。对基体制约少、损伤小，因而---适合用于要求耐磨损性、耐崩刃性的刀具，也适用于要求锋利刃口的低进给加工与精加工或螺纹加工东西等，pvd涂层如图2b所示。

　　依据涂层刀具基体资料的不同，涂层刀具可分为硬质合金涂层刀具、高速钢涂层刀具以及在陶瓷和超硬资料（金刚石和立方氮化硼）上的涂层刀具等。涂层硬质合金刀具一般选用化学气相堆积法，堆积温度在1 000℃左右。涂层高速刚刀具一般选用物理气相堆积法，堆积温度在500℃左右。

　　金刚石涂层选用cvd（化学蒸镀法）在硬质合金基体上组成。组成的涂层具有与天然金刚石相---的硬度与导热系数，在非铁资料的加工中发挥着优异的功用。金刚石涂层刀具由于其---的切削功用，在切削加工范畴具有广阔的使用前景，是加工石墨、金属基复合资料、高硅吕合金及许多其他耐磨蚀资料的理想刀具，目前其主要使用范畴是轿车和航空航天工业。金刚石涂层刀具的组织如图3所示。

　　依据涂层资料的性质，涂层刀具又可分为两大类，即“硬”涂层刀具和“软”涂层刀具。“硬”涂层刀具寻求的主要方针是高的硬度和耐磨性，其主要长处是硬度高、耐磨性好，典型的是tic和tin涂层，各种涂层刀具如图4所示。“软”涂层刀具是选用固体润滑剂如mos2、ws2等制备的刀具，“软”涂层寻求的方针是低冲突系数，也称为自润滑刀具，它与工件资料的冲突系数很低，只有0.1左右，可减小粘、减轻冲突、下降切削力和切削温度。

　　对刀具进行涂层处理是进步刀具功用的重要途径之一，涂层刀具的出现，使刀具切削功用有了较大的进步，使用范畴不断扩展，涂层刀具在数控加工范畴有---潜力，将是往后数控加工范畴中重要的刀具品种。目前国外硬质合金可转位刀片的涂层份额在70%以上，欧洲齿轮刀具的涂层份额---90%。涂层技能已使用于立铣刀、铰刀、复合孔加工东西、齿轮滚刀、剃齿刀、成形拉刀及各种机夹可转位刀片，满意高速切削加工各种钢和铸铁、耐热合金和有色金属等资料的需求。

3.涂层刀具的制备

　　精密东西、零部件和功用件的新式高功用涂层都是由涂层炉出产出来的。由于不同的使用需求不同品种的涂层，且需求快速的交货期，因而涂层炉有---要有满足的灵活性，以---出产不同系列的涂层都能有蕞佳的本钱效益。现代化的涂层设备能够在金属、陶瓷乃至是塑料的外表进行快速、稳定且全自动的涂层。现代涂层设备有---满意以下原则：单炉时间短。日常运营本钱低。灵活性高。设备保养和备件费用本钱规划低。出产---性高。全自动操作。ce，工作安全标准高。

4.涂层的选用

　　为了---地挑选和开展刀具及零部件的蕞佳---，需求辨别其主要及特定的磨损性和失效机理。磨损、粘附、腐蚀和疲惫都视为磨损机理，而且都取决于实践的使用。经历---，资料的冲突和磨损都不是资料的原因，而是整个系统的原因。因而，在挑选涂层前就有---分析整个冲突系统，包括零部件的技能功用、抗压力范围以及磨损机理的类型。

5.结语

　　正确选用涂层是合理运用涂层刀具和充分发挥涂层功用的前题。现在的涂层主要是以tin和crn为主。当然dlc涂层和用于铝压铸模具的新式微合金涂层的使用也越来越广泛。在曩昔几十年间，为了满意对功用涂层不断的要求，工业等离子外表技能获得了十分迅猛的开展。---，新的挑战也会推进现行的涂层技能和新涂层概念及其使用向更---的方向开展。经过使用新的蒸发设备和溅射理念以及脉冲技能，电弧pvd和溅射工艺也将愈加---。经过选用密度的等离子体和优化的电弧蒸发技能能够生成微合金涂层和---规划的多结构涂层。涂层的纳米规划也将成为东西开展方向之一。

强力喷丸是提高齿轮齿部弯曲疲劳强度和接触疲劳强度的重要方法，是---齿轮抗咬合能力、提高齿轮寿命的重要途径。本文主要介绍齿轮加工中的强力喷丸工艺。

1、工作原理  

强力喷丸工艺主要是利用高速喷射的细小钢丸在室温下撞击受喷工件表面，使工件表层材料产生弹塑性变形并呈现较高的残余压应力，从而提高工件表面强度及疲劳强度。喷丸一方面使零件表面发生弹性变形，同时也产生了大量孪晶和位错，使材料表面发生加工强化。如图1所示：

.    图1-a   经喷丸处理的零件表面    图1-b 未经喷丸处理的零件表面

喷丸对表面形貌和性能的影响主要表现在改变零件的表面硬度、表面粗糙度、抗应力腐蚀能力和零件的疲劳寿命。零件的材料表层在钢丸束的冲击下发生循环塑性变形。根据材料的性质和状态的不同，喷丸后材料的表层将发生以下变化：硬度变化、组织结构的变化、相转变、表层残余应力场的形成、表面粗糙度的变化等。

2、    喷丸强度的测量方法

当一块金属片接受钢丸流的喷击时会产生弯曲。饱和状态和喷丸强度是喷丸加工工艺中的两个重要概念。饱和状态是指在同一条件下继续喷击而不再改变受喷区域机械特性时的状态。所谓喷丸强度，就是通过打击预制成一定规格的金属片（即试片），在规定的时间使之达到饱和状态的强弱程度，并用试片弯曲的弧高值来度量其喷击的强弱程度。

目前，硬质合金刀具优点，应用广的美国机动车工程学会喷丸标准中采用阿尔曼提出的喷丸强化检验法——弧高度法，该方法由美国gm公司的j. o. almen（阿尔门）提出，并由saej442a和sae443标准规定的测量方法，其要点是用一定规格的弹簧钢试片通过检测喷丸强化后的形状变化来反映喷丸效果。对薄板试片进行单面喷丸时，由于表面层在弹丸作用下产生参与拉伸形变，所以薄板向喷丸面呈球面弯曲。通常在一定跨度距离上测量球面的弧高度值，用其来度量喷丸的强度。测定弧高度值是通过将阿尔门试片固定在---夹具上，经喷丸后，再取下试片，然后用阿尔门量规测量试片经单面喷丸作用下产生的参与拉伸形变量（即弧高度值）。如用试片测得的弧高值为0.35mm时，记作0.35a。

喷丸强度的另一种检验方法为残余应力检测，苏州硬质合金刀具，即对经强力喷丸后的工件进行残余应力的检测，具体的检验方法为x射线衍射法。在美国sae j784a标准中如下方法：x射线的入射和衍射束必须平行于齿轮的齿根，圆柱直齿轮和圆柱螺旋齿轮上的测量位置应当在齿根的宽度中央，照射区域必须集中在齿根圆角的中心，不能横向延伸超出规定的齿根圆角表面---的测量点，照射区域大小的控制可以通过对直光束和适当遮盖齿根表面实现；在每个选定受检的齿轮上，少要任选两个齿进行评估，两齿间隔180。如果齿的有效齿廓受到保护没有研磨，则可以认为齿根研磨的用于表面下残余应力测量的齿轮未受损坏并且可以用于生产。

3、    喷丸对提高零件疲劳抗力的作用

a．借助表面冷变形实现材料表面强化的本质在于冷变形造成材料表层组织结构的变化、引入残余压应力以及表面形貌的变化。

b． 喷丸使材料表面性能---

c． 强化喷丸过程中，当微小球形钢丸高速撞击受喷工件表面时，使工件表层材料产生弹、塑性变形，撞击处因塑性形变而产生一压坑，撞击导致压坑附近的表面材料发生径向延伸。当越来越多的钢丸撞击到受喷工件表面时，工件表面越来越多的部分因吸收高速运动钢丸的动能而产生塑性流变，使表面材料因塑性变化而产生的径向延伸区域越来越大，发生塑性形变的表面逐步连接成片，则使工件表面逐步形成一层均匀的塑性变形层。塑性变形层形成后，继续喷丸会使塑变层因继续延伸而厚度逐步变薄，同时塑变层的径向延伸会因受到邻近区域的---而导致重叠部分发生破坏，终塑变层因持续的喷丸而剥落。所以必须对喷丸的时间加以严格的控制。

4、喷丸对渗碳齿轮表层残余应力的影响

关于喷丸使工件表面形成残余应力的原因，根据al-obaid等人的观点：当高速钢丸撞击到试样表面，撞击处产生塑性变形而残余一压坑，当越来越多的钢丸撞击到试样表面时，则会在试样表层产生一层均匀的塑变层，由于塑性变形层的体积膨胀会受到来自未塑性变形近邻区域的---，因此整个塑变层受到一压应力。

由于残余压应力及其分布对齿轮疲劳寿命有较大的影响，而喷丸强化工艺的优劣将直接影响残余应力大小及其分布。因此准确测定受喷零件的表层残余应力对于评价喷丸工艺的优劣是一个行之有效的手段。

5、喷丸对零件表面粗糙度的影响

强化喷丸会引起零件受喷表面的塑性变形，使零件的表面粗糙度发生变化。表面粗糙度是一种微观几何形状误差，又称为微观不平度。表面粗糙度和表面波度、形状误差一样，都属于零件的几何形状误差，表面粗糙度对于机器零件的使用性能有着重要的影响。喷丸对材料表面粗糙度的影响通常在ra0.6～20mm范围内。在不改变工艺参数的条件下，材料原始表面粗糙度愈高，喷丸后的ra值愈大。生产实践证明，一般情况下，喷前表面粗糙度在6.3mm以下，喷丸可以提高或维持原表面粗糙度，如果原表面粗糙度在6.3mm以上，则喷丸后表面粗糙度有所降低。

在生产实践中，要想获得较理想的喷丸表面，应从以下几个方面着手：

提供较好的原始表面，ra值应在6.3mm以下；

选择合理的钢丸直径和喷丸压力；

在大直径钢丸喷丸强化后，采用较小钢丸低压力(不能改变喷丸强度值)覆盖一次，可达到较好的表面粗糙度。

喷丸后的零件表面应轻微打磨，打磨时要控制表面金属去除量。这样，既不损害喷丸的强化效果，又可---表面粗糙度。当然，这是一个多因素问题，不论采用什么方法，必须同时考虑其他因素的影响。

6 、工艺参数对喷丸效果的影响

对喷丸有影响的主要有以下几个方面：

钢丸材料、钢丸直径、钢丸速度、钢丸流量、喷射角度、喷射距离、喷射时间、覆盖率等。其中任何一个参数的变化都会不同程度地影响喷丸强化的效果。

a、钢丸的材料、硬度、尺寸及粒度对喷丸效果的影响

铸铁丸和铸钢丸通常用于硬齿面齿轮的喷丸。铸铁丸的缺点是韧性较低，在喷丸过程中易于破碎、耗损量大，对破碎的钢丸要及时分离，否则会影响受喷表面。但铸铁丸的优点是价格便宜、硬度高，可以使受喷表面产生较高的残余压应力。铸钢丸与铸铁丸相比，其优点是不易破碎，对受喷表面几何形貌有利。但铸钢丸硬度较铸铁丸低，在其他条件相同时，受喷表面的残余压应力低于铸铁丸。