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更新時間:15/08/25

山特維克可樂滿打造新穎獨(dú)特的刀片涂層

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挑戰(zhàn):如何讓鋼件車削的穩(wěn)定性能更上一層樓,以及在切削參數(shù)更高的情況下提高可預(yù)測性、增強(qiáng)安全性并延長刀具壽命。

解決方案:通過創(chuàng)新刀片涂層技術(shù)與刀片制造工藝,開發(fā)新一代涂層硬質(zhì)合金刀片牌號。
      刀片涂層的主要目的是增強(qiáng)刀片耐磨性并延長刀具壽命。原則上講,在刀片基體上涂覆合適的多層涂層后,高機(jī)械強(qiáng)度刀片的耐用性可大大提高,并有可能實(shí)現(xiàn)更高的切削參數(shù)。1970年,首個化學(xué)氣相沉積(CVD)涂層牌號的出現(xiàn)標(biāo)志著刀片涂層的問世,之后刀片涂層經(jīng)歷了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。如今,針對ISO P25這一應(yīng)用范圍的第七代鋼件車削刀片為生產(chǎn)效率樹立了新標(biāo)準(zhǔn)。新涂層硬質(zhì)合金牌號的刀具材料具有前所未有的卓越性能,為生產(chǎn)效率的進(jìn)一步提升開辟了道路。
      涂層可轉(zhuǎn)位刀片需要在刀片基體上涂上層層保護(hù)及耐磨材料。這主要是采用化學(xué)氣相沉積(簡稱CVD)工藝。CVD基本上指的是各種氣態(tài)物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng),并在基體表面形成固態(tài)涂層。氣態(tài)分子互相發(fā)生反應(yīng),并受特定工藝參數(shù)影響而產(chǎn)生不同的涂層沉積。主要參數(shù)包括溫度、壓力和氣體類型(及其相對數(shù)量)以及涂層沉積的表面。當(dāng)今CVD工藝已經(jīng)發(fā)展成為高度優(yōu)化的高科技工藝,不但可對實(shí)際工藝進(jìn)行微調(diào),而且可以高效率大批量制造刀片,并保持穩(wěn)定的質(zhì)量。山特維克可樂滿涂層刀片的非凡性能始終走在業(yè)內(nèi)最前沿,一路引領(lǐng)領(lǐng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),其現(xiàn)代CVD工藝的研發(fā)很大程度上依賴現(xiàn)代科學(xué)、專業(yè)技能以及不斷積累的豐富經(jīng)驗(yàn)。
      氧化鋁(Al2O3)是一種久經(jīng)考驗(yàn)的刀具材料,應(yīng)用范圍較小,由其作為材料制成的整體陶瓷刀具僅限于某些材料的加工應(yīng)用。氧化鋁的隔熱效果出色,化學(xué)穩(wěn)定性極強(qiáng),不易與金屬材料發(fā)生反應(yīng)。它質(zhì)地堅(jiān)硬,高度耐磨,但因其整體形式而導(dǎo)致脆性較大。不過,脆性大對于涂層來說并不是什么問題,因此對大部分刀片來講,氧化鋁是CVD涂層的理想選擇。涂層可防止過多熱量向刀片基體傳導(dǎo),從而實(shí)現(xiàn)更高的切削速度并延長刀具使用壽命。涂層也可阻止硬質(zhì)合金基體與工件材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。因此,氧化鋁可成為刀片覆蓋第二涂層的理想材料。
      現(xiàn)代涂層技術(shù)采用多層覆蓋法,各個涂層具有不同的屬性,共同造就了涂層刀片的卓越性能。在這種涂層結(jié)構(gòu)中,內(nèi)層通常是碳氮化鈦(TiCN),刀片涂上這種物質(zhì)之后便具有強(qiáng)大的附著力,耐磨性大大提高。氧化鋁則沉積在碳氮化鈦之上。外層的氮化鈦(TiN)可減少摩擦,而且氮化鈦呈金色,可清晰地顯示刀具磨損程度。
      刀具材料與工藝技術(shù)不斷發(fā)展,也為新一代鋼件車削涂層刀片建立了一個更好的平臺。主要發(fā)展領(lǐng)域包括刀片基體、新刃口處理以及新刀片后處理方法。其中,一種面向所有參數(shù)(包括那些適用于制造新涂層牌號的參數(shù))的新協(xié)同方法發(fā)揮了重要作用。制造工藝不僅為進(jìn)行鋼件車削的車床加工車間生產(chǎn)出更可靠和性能更佳的刀具,而且實(shí)現(xiàn)了刀具性能的穩(wěn)定性。
 氧化鋁涂層由大約1微米大小的晶體組成,若以傳統(tǒng)方式應(yīng)用,可朝不同方向生長。晶體方向?qū)τ谕繉訉傩院偷镀阅苡邢喈?dāng)大的影響?刂仆繉又忻總晶體的方向,使其朝著預(yù)期的方向,就能獲得屬性均勻一致的完美涂層?梢詫⑦@種情形比作用柱狀石頭鋪路,要么把石頭散開形成一個表面,要么將每塊石頭立起,表面全部朝上,整齊地鋪在一起。
      Inveio涂層技術(shù)在晶體方向控制上取得了突破性進(jìn)展?赊D(zhuǎn)位刀片前刀面由朝向一致的晶體組成。目前的演變是實(shí)現(xiàn)了對CVD工藝中氧化鋁晶體應(yīng)用的微調(diào)。晶體以獨(dú)特的方向生長,形成晶體柱排列良好的涂層,產(chǎn)生了全新的刀片表面。這個新表面的散熱效應(yīng)更佳,金屬切削產(chǎn)生的熱量可分散到更大區(qū)域,從而產(chǎn)生降溫效果。涂層中出現(xiàn)的任何裂紋傾向也能見到類似的改善效果:裂紋跡象一般會在表面水平擴(kuò)散,而不是向材料縱深處開裂,因此產(chǎn)生的破壞影響大大降低。
       Inveio 技術(shù)邁出了第一步,實(shí)現(xiàn)了一個應(yīng)用很廣的刀片牌號:GC4325 ,一款用于鋼件車削中間領(lǐng)域的新切削刃。制造工藝能夠?yàn)榈镀褂谜咛峁┵|(zhì)量和性能始終如一的刀具一直以來都是一個關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)。晶體同向生長的Inveio涂層技術(shù)的研發(fā)正在深入進(jìn)行,以開發(fā)出可進(jìn)一步優(yōu)化鋼件車削鄰近區(qū)域的更多刀片牌號。

總結(jié)
       Inveio涂層技術(shù)是刀具材料科學(xué)的一個新突破,造就了一款獨(dú)特的新鋼件車削刀片,優(yōu)化了ISO P25這一廣泛的應(yīng)用區(qū)域。有了這項(xiàng)新的創(chuàng)新技術(shù),刀片性能得以顯——著提升 超越了以往任何類似的牌號改進(jìn),為開發(fā)一系列鋼件車削刀片奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。這項(xiàng)發(fā)展的重大意義也體現(xiàn)在為制造業(yè)帶來了進(jìn)一步提升效率的新機(jī)遇。

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