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[分享] 做“好”屏障,为刀具护航

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发表于 2016-1-23 09:16:25 | 显示全部楼层 |阅读模式
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切削刀具(涂层硬质合金和涂层高速钢刀具)表面涂层技术是近几十年来应市场需求发展起来的材料表面改性技术,采用涂层技术可有效延长切削刀具的使用寿命,赋予刀具优良的综合机械性能,从而大幅提高机械加工效率。
        涂层技术与切削材料、切削加工工艺一起并称为切削刀具制造领域的三大关键技术。切削刀具涂层是指在机械切削刀具的表面上涂覆一层硬度和耐磨性很高的物质。为满足现代机械加工对高效率、高精度和高可靠性的要求,世界各国制造业对涂层技术的发展及其在刀具制造中的应用日益重视。
        保证加工产品高质量
        随着越来越多的高速切削机床投入使用,对机床、刀柄、刀具及加工参数的优化都提出了更高的要求。而针对高速加工刀具的设计,必须考虑到采用有更高强度、硬度、耐高温及稳定的新型硬质合金材料、适合高速切削加工的刀具结构和刀具参数设计,同时还要采用适合高速切削的高效能涂层。爱恩邦德(苏州)技术有限公司(以下简称“爱恩邦德”)的HardCut系列高性能涂层,为TiSi基体的超细复合涂层结构,专门为高速切削、干切削和加工高硬度材料的刀具涂层设计。涂层具有高硬度和高温稳定性,硬度值为3600HV,耐高温达到1200℃。从而在刀具进行高速切削时能很好地对刀具加工刃口进行保护,提高刀具的耐热性、红硬性能和耐磨损能力,从而提高刀具的性能和刀具寿命。
       

做“好”屏障,为刀具护航

做“好”屏障,为刀具护航

        汽车在发动机和轮毂制造方面需要大量的铝合金切割,由于铝合金的特点,过去刀具制造商总是通过改进刀具的设计来实现排削和防止积削瘤的手段。与其他传统涂层不同的是,由于DLC所含的成分只有碳这样一种化学性能非常稳定的元素,所以涂以DLC的刀具在切削过程中不会与被切削的工件发生化学反应而失效。加之DLC的硬度在2700HV以上,摩擦系数在0.06左右,在铝合金切削上有着其他涂层无法比拟的优势。星弧涂层科技(苏州工业园区)有限公司(以下简称“星弧涂层”)总经理钱涛先生说道:“作为国内主要的类金刚石涂层(DLC)供应商,的星弧涂层一直致力于DLC在包含刀具领域内的应用,尤其是在汽车制造领域内的应用。与市场上常见的涂层(TiN、TiAlN)相比,DLC在有色金属(如铝合金)的切削上有着独特的优势。DLC的另外一个主要应用领域在发动机内的零件上,油泵的柱塞、油嘴阀针和汽门挺杆等。使用DLC涂层的主要原因包括DLC的高硬度使零件具有良好的耐磨性能,DLC的超低摩擦系数又使零件能够大为降低润滑油的消耗。研究结果表明,由于在众多的发动机零件上采用DLC涂层,一台发动机的润滑油消耗量可降低16%之多。”
        我们知道,在切削硬度大于60HRC的钢材时,铣削工具承受极大的压力,特别是在切削刃上,在极大的热量和机械负荷的环境下,这种压力会更大。欧瑞康巴尔查斯涂层(苏州)有限公司(以下简称“巴尔查斯”)为解决这些问题特别推出了BALINIT ALDURA高效涂层,它创新的双重结构涂层结合并提高了各层系统的强度,完美的TiAlN基础涂层保证了卓越的结合力并提高了机械强度,纳米晶体结构的铬铝基涂层具有优越的红硬性、抗氧化性和隔热性。这个结合开启了通往硬加工和难加工材料加工性能新领域的大门。巴尔查斯的另一种产品——Balinit Helica涂层,主要是针对钻孔加工而设计的一款涂层,无论是在钢材还是铸铁上,无论是湿加工、干加工或者使用微量润滑加工(MQL),新颖的多层Balinit Helica涂层都能大大提升生产力和可靠性。Balinit Helica涂层材料是以铝铬为基础,微硬度为3000HV,与钢材的干摩擦系数是0.25,它具有以下优点:更长的工具寿命、更高的切削速度和进给量、极佳的排屑能力,大大增加重磨次数和提高钻孔质量等。
       

做“好”屏障,为刀具护航

做“好”屏障,为刀具护航

        增效降本,做到“最”好
        技术不会停滞,永远处于不断发展中,这就要求设备和相关解决方案要跟上发展的脚步。不断为客户提供当前“最”好的产品和服务,与客户双赢。
        钱涛先生说:“涂层作为一种表面处理的手段,会增加刀具的成本,要考虑一个表面处理的成本时,不可简单地以采购成本增加多少来衡量,应该科学地评价综合采购成本、刀具的使用寿命、设备因更换刀具带来的效率损失以及涂层刀具给被加工产品的带来表面质量提高等数据。
        以具体的数据来看这个问题。目前市场上高品质的刀具一次性涂层费用基本上为刀具采购价的20%左右,而带有涂层(这里只指高品质涂层)的刀具可直接带来的效果是,使用寿命比不带涂层的刀具提高1~4倍。涂层磨损后的刀具可以通过退涂、刀具修磨和再涂的手段实现反复使用,从而使得刀具的实际使用寿命远大于普通不带涂层的刀具。因为带有涂层的刀具使用寿命延长,对于大批量连续生产来说,直接带来的是产能的提高,从而导致制造成本的降低。通常使用在刀具上的涂层厚度在2~10mm左右,在涂层还没有被磨损完毕之前由于刀具磨损所造成的加工误差会在涂层的厚度范围之内,对于绝大部分加工产品来说,通过观察涂层的磨损情况,可以有效地控制加工精度,降低尺寸检验的工作量。采用涂层刀具还可以实现干式切割,可减少切削液的用量,实现降低成本和环保的目的。
       

做“好”屏障,为刀具护航

做“好”屏障,为刀具护航

        爱恩邦德(苏州)技术有限公司总经理罗勋先生谈到:“爱恩邦德开发的最新一代高性能涂层,专门针对高档刀具、尤其是硬质合金刀具及现代CNC机床的高精、高速加工刀具,能够帮助客户有效降低加工成本,最大限度地满足汽车制造业对生产刀具的需求。爱恩邦德的独有技工技术为汽车零部件提供极为光滑、耐磨损和低摩擦系数的膜层表面,其涂层技术已经在汽车制造业广泛应用。包括F1方程式赛车的ADLC涂层技术、大批量生产的以金属为基体的DLC(类金刚石硬质合金涂层)和纯喷射涂层。汽车发动机内部由于气缸与活塞环之间的摩擦损失占总机械损失的55%~65%,爱恩邦德涂层技术可以对此实现有效地改善,保证可靠性和耐久性。”
        欧瑞康巴尔查斯涂层中国区刀具应用经理金敏先生直接为我们举出了加工案例,展现了应用巴尔查斯涂层技术后,增效降本的效果。直径为6.8mm硬质合金钻头加工45钢的案例,线速度Vc=120m/min,进给量f=0.2mm/r,加工孔深为34mm,外部冷却。采用Balinit Helica涂层的钻头磨损量VB为0.12mm,钻孔数为3200个,而TiAlN涂层的钻头磨损量达到0.26mm,钻孔数为2600个。数据证明,使用Balinit Helica涂层的钻头磨损量明显减少,寿命大大延长。
        结语
        切削刀具材料不仅需要有很高的硬度和耐磨性,并且需要有较好的抗弯强度和冲击韧性。这两方面的性能相互矛盾,难以兼顾。但是在刀具表面覆以涂层,是解决这个矛盾的有效办法。我们应该努力提高刀具涂层技术和应用技术的水平,大力推广应用涂层刀具,促进切削加工和机械制造水平的提高。
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