涂層氮化硅刀具切削性能及其應用擴展研究.pdf

1、隨著切削加工的高速、高精、高效、智能和環(huán)?；?，單從刀具的設計和制造工藝或刀具材料的整體性能上來適應這些要求是很難達到的，從刀具切削失效的大量實例可見，絕大部分的失效往往與材料表面的物理、化學、力學等構成的表面性能分不開。陶瓷刀具因高硬度、高耐磨性和耐熱性著稱，被廣泛應用于汽車及模具行業(yè)的切削加工刀具。但是，陶瓷刀具韌性差，對表面狀態(tài)非常敏感，因此，陶瓷材料表面改性便成為一個熱門課題。
　　近年來涂層技術的不斷發(fā)展，在陶瓷不導電基體

2、材料上涂覆耐磨可靠的涂層已變成可能。本文通過大量的切削實驗和材料科學微觀觀察手段(SEM/EDS)，針對氮化硅陶瓷刀具的應用特點，主要作了如下兩個方面的研究。
　　一個是對TiN+Al2O3涂層氮化硅刀具切削HT250的刀具壽命以及刀具磨損機理進行了切削實驗研究。分析了不同切削參數(shù)對涂層氮化硅刀具使用壽命的影響，并分析了其區(qū)別于無涂層陶瓷刀具的特點。根據(jù)實驗結果，TiN+Al2O3涂層氮化硅陶瓷刀具由于本身基體的優(yōu)良機械物理性能及

3、涂層的耐磨、化學隔障層等作用，使得涂層陶瓷刀具可以在較高的Vc、ap和f下進行干切削，可以很大程度的提高加工效率。刀具的失效形式為磨粒磨損、氧化粘結磨損，其中主要失效形式為磨粒磨損。并根據(jù)數(shù)理統(tǒng)計知識建立了TiN+Al2O3涂層氮化硅刀具切削HT250的刀具壽命與切削參數(shù)之間的廣義Taylor公式。
　　一個是對涂層陶瓷刀具的擴展應用問題作了研究，研究目標選定為Al2O3/TiN涂層氮化硅刀具切削合金鋼AISI4340的刀具壽命和

4、刀具磨損機理。經(jīng)過實驗分析，添加涂層后氮化硅刀具切削合金鋼AISI4340的主要失效形式發(fā)生了轉變，從前刀面月牙洼磨損轉變?yōu)楹蟮睹婺p，并發(fā)現(xiàn)涂層非常顯著的對磨損起到邊界抑制作用。并對陶瓷刀具切削合金鋼AISI4340時的排屑問題進行實驗研究，發(fā)現(xiàn)在合適的切削參數(shù)下，切屑會從工件上被切除后沿遠離工件和刀桿方向飛出并順利排出。而達到這一理想狀態(tài)的參數(shù)選擇遵循一些規(guī)律，首先需要較高的切削速度Vc，如實驗中測試的刀具切削速度為500m/min