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山特維克可樂滿:刀具材料開發(fā)的新突破

  【編者按】山特維克可樂滿:刀具材料開發(fā)的新突破男赴。自推出涂層可轉(zhuǎn)位刀片以來牲蜀,一種刀片材質(zhì)一直是這種廣泛應(yīng)用的常規(guī)解決方案仰禽。P25材質(zhì)可持續(xù)改進(jìn)加工喊废,這便是通用鋼件車削材質(zhì)祝高,它還能優(yōu)化大量工序。


  鋼件車削是加工的最大領(lǐng)域之一污筷,幾乎所有車間都有該工序工闺,這意味著鋼制零件不論材料種類、工件類型瓣蛀、工序類型和批量大小都有應(yīng)用尾烛。這主要用于ISO P25應(yīng)用區(qū)間的的零件加工,其加工條件由好到差踢周,改進(jìn)加工性能至關(guān)重要萤考。

  自推出涂層可轉(zhuǎn)位刀片以來,一種刀片材質(zhì)一直是這種廣泛應(yīng)用的常規(guī)解決方案黎撤。P25材質(zhì)可持續(xù)改進(jìn)加工乒柳,這便是通用鋼件車削材質(zhì),它還能優(yōu)化大量工序峰抽。

  如今汪阱,通過刀具材料創(chuàng)新,性能顯著提高榛开,這種創(chuàng)新前所未有瘟甩,超過了以往任何一次類似的材質(zhì)提升。


山特維克可樂滿研發(fā)的ISO P25材質(zhì)

  最惡劣的環(huán)境

  任何刀具的切削刃都會受熱受壓姚锥。切削過程中询崇,工件材料接近切削刃的同時(shí),首先在主切削刃吃刀凉逛。然后性宏,在主切削刃之后,前刀面對鐵屑流起主要作用状飞。能量大量傳遞的輔助剪切面毫胜,使材料達(dá)到屈服極限。鋼件車削中诬辈,合力大(1,400——3,100牛頓/平方毫米酵使,隨鋼材類型不同而不同),溫度高(可達(dá)1,000攝氏度)。正是在鐵屑流動區(qū)口渔,測試刀具材料的能力样屠,確定加工作業(yè)的主要影響。

  切屑刃槽型與可轉(zhuǎn)位刀片上斷屑槽沿刃口線短距離的刀具材料組合決定了剪切應(yīng)力效果缺脉,因?yàn)檎麄€面上的切屑載荷集中痪欲,然后,帶走加工中產(chǎn)生的大部分熱量攻礼。摩擦是一個主要因素业踢,因此鐵屑接觸面及刀片表面的紋理對性能起作重要作用。

  鋼件加工鐵屑流動區(qū)的磨損機(jī)理主要是化學(xué)熔化糠牍,有部分塑性變形傾向产掂。擴(kuò)散磨損是高速切削的主要特征,同時(shí)還有磨蝕性磨損卑我,主要發(fā)生在刀片的間隙面,這些磨損連續(xù)可控雕乃。鋼件車削一定要做到磨損連續(xù)可控桌强,例如主要的塑性變形、熱裂和溝槽磨損侯旬。

  鋼件車削

  鋼件車削是全球最常見的加工應(yīng)用浴营,很多金工車間都在使用。但是擂冷,由于使用多種材料磁不,從非合金鋼、低合金鋼到高合金鋼砂裹,從軟粘性材料到硬磨性材料等等贬池,物理性質(zhì)和條件千變?nèi)f化。棒材文黎、管材惹苗、鍛件、鑄件耸峭、軋制桩蓉、拉延、未處理劳闹、調(diào)質(zhì)和預(yù)加工工件的材質(zhì)不同院究,可加工性等級明顯不同。這些都屬于鋼件車削ISO P25應(yīng)用領(lǐng)域范圍本涕∫堤考慮到不同鋼件的不同磨損機(jī)理,采用一種刀片材質(zhì)不可能應(yīng)付全部的加工應(yīng)用。因此蔬胯,整個領(lǐng)域(無論是小車間小批量生產(chǎn)還是大車間大批量生產(chǎn))的生產(chǎn)類型不同对供,不可能采用相同的加工工藝。

  但是氛濒,1970年以來产场,引進(jìn)涂層硬質(zhì)合金材質(zhì),鋼件車削取得革命性的進(jìn)展软动。這些年來惧梦,先后研制了六代 P25材質(zhì),持續(xù)不斷地改進(jìn)加工性能衙地,大大提高生產(chǎn)制造效率眶侣。通過采用通用鋼件車削材質(zhì),能對多種應(yīng)用加以優(yōu)化洗筛。第七代P25刀片材質(zhì)正在使性能升級夷著。

  研制出鋼件切削用新一代P25刀片材質(zhì),完全改變了制造業(yè)游戲規(guī)則凸窖,這一點(diǎn)毫不夸張望星。這是切削刀具材料科學(xué)取得的重大進(jìn)展,可滿足現(xiàn)代生產(chǎn)需要天证,攻克多項(xiàng)技術(shù)難關(guān):刀具壽命可預(yù)見性浸萤,加工的安全性、零件質(zhì)量連續(xù)性以及更高的切削速度哀买。

  取得這種新成就顷锰,完全得益于對涂層硬質(zhì)合金刀片密集和豐富的研發(fā),不僅對材料科學(xué)亡问,而且還對應(yīng)用分析和刀片制造工藝進(jìn)行了研究官紫。在設(shè)計(jì)新型鋼件車削材質(zhì)時(shí),需要評估和研究多種因素玛界,其中包括原材料万矾、硬質(zhì)顆粒混合物慎框、粘合劑良狈、顆粒度、基體梯度設(shè)計(jì)笨枯,更重要的是涂層技術(shù)薪丁。

  為何新刀具材料如此完美?

  - 刀片基體更堅(jiān)韌馅精,更加平衡

  - 刃口處理采用新工藝和新控制方法

  - 刀片涂層創(chuàng)新取得新突破

  - 進(jìn)一步研究后處理工藝

  - 協(xié)調(diào)現(xiàn)有所有因素

  刀片基體耐塑性變形的能力更高严嗜。刃口能經(jīng)受更高的溫度粱檀,而性能絲毫不減。新型基材梯度還可抑制微裂紋漫玄,改進(jìn)刃口線的耐用性牙饲。

  為確保整個流動區(qū)域更平穩(wěn)的切削作用,刃口處槽形和尺寸經(jīng)過定制猬笑。采用化學(xué)蒸汽沉積法(CVD)的氧化鋁涂層組織取得新突破舀鼎。刃口線韌性更好,更耐磨呜颓,特別適合斷續(xù)切削园桑,在很大程度上得益于新研制的后處理工藝。

  所有這一切意味著刀具材料技術(shù)取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展候摹,結(jié)合新一代涂層刀片技術(shù)塔端,從根本上解決了這種面廣多變、條件惡劣的加工領(lǐng)域的車削工具性能問題她添。

  刀具材料主要創(chuàng)新之一是涂層組織和附著力媒湖。當(dāng)然,作為氧化物陶瓷的一部分并通過實(shí)踐證明耙屹,氧化鋁是一種成熟的刀具材料铲醉,成熟的涂料。這是一種很有效的刀片保護(hù)層抗俄,具有化學(xué)惰性,熱傳導(dǎo)性低世舰,通過擴(kuò)散作用动雹,月牙洼磨損抵抗能力很高。這種材料熔點(diǎn)在2000攝氏度以上跟压,由于具有密排結(jié)晶組織胰蝠,所以很硬。

  迄今為止震蒋,傳統(tǒng)氧化鋁涂層具有隨機(jī)的晶體方向茸塞。而這些氧化鋁涂層具有滿意的加工性能,還可克服刃口線和前刀面惡劣條件引起的一些缺點(diǎn)查剖。研究表面钾虐,如果實(shí)際晶體方向可控,很多切削刃特性也可控笋庄,更重要的是效扫,已經(jīng)得到明顯改善。

  Inveio涂層

  Inveio涂層是一種氧化鋁直砂、刀具材料技術(shù)的創(chuàng)新计侯,具有單向非任意性晶體取向帝畸。整個CVD工藝中,采用統(tǒng)一方式傻当,控制晶體生長邀安,才能夠做到這一點(diǎn)。通過所有的硬質(zhì)鋁合金晶體排列堤型,采用相同方式扬瘸,使得涂層組織更強(qiáng)、更加均勻子宵,出現(xiàn)的新特性對承受流動區(qū)域的力和溫度更有好處尚档。實(shí)際上,已經(jīng)形成了嶄新的前刀面接觸表面彪性。


veio涂層

  緊密排列的原子平面彩梅,朝著與碎屑接觸的區(qū)域,具有更好的抗月牙洼磨損性——鋼件車削受熱受壓的主要擴(kuò)散磨損機(jī)理稍记。鐵屑流動區(qū)域沿晶體平面更加有效地散熱巩恼。另一種效應(yīng)是抗微裂紋能力。沿著水平方向最弱的部分形成裂紋靠抑,由于磨損較慢量九、均勻可控,涂層耐用性得到改善颂碧。

  新效應(yīng)結(jié)合刀片最佳涂層附著力荠列,還減少壓成片的“假性”月牙洼磨損。內(nèi)層涂層有精細(xì)的鈦碳氮化物組成载城,具有柱狀組織肌似,堅(jiān)硬,抗磨蝕性磨損能力強(qiáng)的特點(diǎn)诉瓦。實(shí)際上川队,延長了刀具壽命、改善了加工安全性睬澡,提高了切削速度——這些都是制造業(yè)取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)步的驅(qū)動力固额。刀片刃口線決定了零件質(zhì)量和刃口損壞速率,現(xiàn)在更具有彈性煞聪,提高了刀片性能和加工零件的可預(yù)測性斗躏。

  還受到影響的是連續(xù)磨損速率和不連續(xù)磨損速率之間的權(quán)衡取舍,以達(dá)到整個刀具使用壽命期間最大的安全性和較高的切削速度证摩。加工過程中树颖,在應(yīng)用鋼件車削刀片時(shí),較硬的P15和較堅(jiān)韌的P35材質(zhì)之間的重疊區(qū)域?qū)⑹亲钚略u估的重點(diǎn)诡亥。這是因?yàn)樾碌腜25材質(zhì)可很好地解決當(dāng)前應(yīng)用部位之間的邊界線效聂,提供最新的加工時(shí)機(jī)瞪澈。另一個受到影響的因素是選擇刀片槽形、刀尖半徑枷澜、刀片尺寸和刀片形狀脓额,以采用這些材質(zhì)。另外跷缀,毫無疑問搬混,P25材質(zhì)將提供新的優(yōu)化可能性。

 

  ISO P25鋼件車削整個范圍內(nèi)那捍,可加工性等級明顯不同拾点。工件可以是棒材、管材槐滔、鍛件勃痴、鑄件、軋制热康、拉延沛申、未處理、調(diào)質(zhì)和預(yù)加工工件姐军。另外铁材,鋼材類型隨工序和設(shè)置不同而明顯不同。GC4325在以前的GC4225基礎(chǔ)上奕锌,設(shè)定了鋼件車削的新標(biāo)準(zhǔn)著觉。通過改善機(jī)床可利用性,增加每小時(shí)工件輸出量惊暴,提高生產(chǎn)效率固惯。

  結(jié)論

  總之,從多種生產(chǎn)方面來看缴守,ISO P25 應(yīng)用領(lǐng)域的第七代涂層鋼件車削材質(zhì)帶來了新的加工潛力。嶄新的刀具材料性能是以前類似材料的兩倍镇辉。試驗(yàn)和應(yīng)用結(jié)果證明屡穗,這是過去二十年使用的刀片材質(zhì)中最好的。無論是各種小批量生產(chǎn)娶恕,還是大批量生產(chǎn)的優(yōu)化揖漫,競爭力都能得到明顯提高。


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