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切削刀具在加工過程中,將承受幾方面的損傷,如切削熱,高壓,磨損和熱振蕩。刃口的溫度將超過oC。這種極端的熱量將破壞刀具材料各成分的結(jié)合力及其它成分,還有可能導(dǎo)致刀具和被加工材料間發(fā)生有害的化學(xué)反應(yīng)。磨損是切削過程中始終發(fā)生的過程:刀具和被加工材料間的接觸面將承受大于bar(Psi)的壓力。
熱振蕩:刀具的快速加熱和冷卻是加工過程中非常普遍的情況;在切削過程中,刀片被加熱,當(dāng)?shù)镀x開切削面時,刀片被冷卻。機(jī)械振蕩在加工斷續(xù)表面時經(jīng)常發(fā)生。根據(jù)具體操作和被加工工件的情況,機(jī)械振蕩有時扮演著車削加工的角色。粘連磨損經(jīng)常發(fā)生在被加工材料粘連在刀具表面的情況下(形成積屑瘤)。
AlTiN涂層
刀具監(jiān)控系統(tǒng)為了解決上述這些在切削過程中不利因素的影響,許多切削刀具都通過在PVD設(shè)備內(nèi)的電弧沉積技術(shù)沉積了一層AlTiN涂層。AlTiN類的涂層主要應(yīng)用在干式高速切削加工中,并具有很好很多的優(yōu)點(diǎn),如高硬度(Hv>GPa),很好的耐磨損性能,很好的耐高溫氧化性(oC),以及低的熱傳導(dǎo)性。
氧化鋁AlO涂層
在一些應(yīng)用上需要特殊的涂層,如氧化鋁涂層。比如硬質(zhì)合金刀片上的氧化鋁涂層具有抗月牙洼和抗熱裂化的優(yōu)點(diǎn)。氧化鋁涂層的刀片通常是CVD(化學(xué)氣相沉積)方法沉積的,但是有一些缺點(diǎn):因?yàn)槭窃诟邷叵碌某练e(oC),硬質(zhì)合金變脆將影響刀片在金屬切削方面的應(yīng)用,尤其是在銑削方面。
氧化鋁的PVD涂層因?yàn)槠漭^低的沉積溫度范圍(一般在oC到oC之間)帶來了很多優(yōu)點(diǎn)。特別是高溫穩(wěn)定性,化學(xué)穩(wěn)定性和低導(dǎo)熱導(dǎo)電性能是其優(yōu)于其它涂層的特點(diǎn)。在不銹鋼的銑削或者是難切削材料的切削方面,PVD的氧化鋁涂層與傳統(tǒng)PVD涂層相比顯示了更好的性能。
通過分析AlTiN涂層和氧化鋁涂層的界面顯微結(jié)構(gòu),氧化鋁涂層與面心立方晶格AlTiN非常好地結(jié)合。結(jié)構(gòu)分析顯示氧化鋁涂層是以γ相存在的非晶鉻結(jié)構(gòu)。晶粒尺寸大概是在~nm。*初的切削試驗(yàn)是使用標(biāo)準(zhǔn)SP刀片,用來干式銑削加工CrMo鋼。