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醫療模具塗層提高塗層刀具的使用效果的方法

2020-04-14 16:18:08

刀具材料的選用決定於切削條件,也決定於哪個麵將被重磨。

例如,如果刀具的前刀麵被重磨,使用含鑽的高速鋼會更有利,因為在刀具前刀麵無塗層之後,這種鋼更耐月牙窪磨損。刀具材料的進步,出現了高速鋼、硬質合金、各種增韌陶瓷、銑基金屬陶瓷、聚品金剛石和c—BN等材質刀具的使用,大大提高了金屬切削的加工效率。

每種材料的刀具有各自的優缺點,因而有特定的用途。塗層刀具對刀具幾何形狀提出了新的要求。一般認為,刀具幾何形狀的改進,如前角、排屑空間等,應集中在排屑能力上,以適應在更高的進給量和更高的速度下切削量的增加。

塗層刀具有較高的加工效率,它允許有較高的進給量和切削速度(可增至原切削速度的2—3倍)。對於難加工材料,塗層對刀具性能改善較大。具有超硬塗層的刀具之所以磨損量小,是由於膜層超硬化合物的硬度高、熔點高、熱化學穩定性優良所致。

超硬化合物多為過渡金屬的氮化物、碳化物和硼化物所組成。它們以強大的共價鍵結合,具有很低的標準生成自由能,構成了十分穩定的體係,在高溫下硬度也不顯著降低。這些膜層較之硬質合金和高速鋼等刀具材料顯示出更高的耐機械磨損和耐熱磨損等方麵的能力。鍍膜條件、工藝參數、鍍前基體預處理等對於優質塗層的製取是非常重要的。

刀具表麵的狀態對塗層的附著力至關重要,被鍍工件表麵必須沒有其它膜層、燒斑、鏽斑、油汙或其它沾汙。工件要經過嚴格的噴砂和去油清洗,在真空中生長硬質膜前還要進行離子轟擊清洗。

不同塗層材料的刀具,使用效果是不一樣的。

低速切削,TiC塗層占有優勢;

高速切削,TiN較合適;

HfN的熱化學穩定性比TiN更高,適合於在更高的切削速度下工作。

TiN和 A1203塗層相比,高速切削時A1203塗層占有明顯優勢,而低速切削時TiN塗層刀具的使用壽命更長。醫療模具塗層


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刀具壽命與膜厚也有一定的關係。若以後刀麵磨損為基準,隨膜厚增加刀具壽命也會增加,但膜厚為5μm時達到飽和,即壽命不再明顯增加;但如果以前刀麵月牙窪深度為刀具壽命的基準,刀具壽命與膜厚成正比,未發現飽和現象。

膜層太厚時易引起剝離,現在車刀的塗層厚度多為5μm一10μm。對於銑刀的硬質塗層,膜厚的影響卻不相同。對鋼製工件進行銑削加工時,無論采用哪種膜層,膜厚大約2μm時刀具壽命最長,膜厚再增加時壽命反而下降。但是對衝擊作用較小的鑄鐵等進行加工時,佳膜厚向更厚的方向變化。

在銑削中,TiC塗層具有好的效果,而A12O3塗層卻顯示不出在車削加工中的優勢。硬質合金刀具通常采用CVD法鍍膜,但PVD鍍膜處理幾乎不造成刃口強度下降,PVD鍍層硬質合金銑刀比CVD鍍層更耐用。

對於一般高速鋼刀具的耐磨損性能, CVD塗層要優於PVD塗層,但精密的、形狀複雜、價格昂貴、不可重磨的高速鋼刀具多為PVD鍍膜。

要提高塗層刀具的使用效果、充分發揮硬質塗層的作用是一相當複雜的技術。為了達到優化組合,建立塗層刀具數據庫,對不同的工件,通過計算機來選擇刀具塗層材料和加工參數,情況就變得簡單而有效,從而真正達到優質、高效、低成本的加工目標。


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