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为铝量身定做的PVD机械刀具涂层
日期:[2010-02-07]   共阅[]次

倘若你正在加工铝材料,或许你会觉得pvd涂层的硬质合金切削刀具可能并不适合你的加工任务。然而,一种新型的涂层及加工应用使得PVD绽放出与众不同的光芒:实际测试证实覆盖有TiB2涂层的刀具可以提升铝材质的应用--非常显著地降低加工成本。

  诸如TiN、TiCN以及AlTiN的传统PVD涂层通常被定义为不适合进行铝材质的铣削应用。传统的PVD加工应用由涂层表面较涂层下的硬质合金粗糙,以至于铝反而在粗糙的表面上被加工。此外,这些涂层也会与铝产生反应,导致刀具和工件粘连。这会降低产量,缩短刀具使用寿命,产生积屑瘤。

  在加工铝材质的时候,好的刀具几何角度和刀刃设计、正确的刀具涂层可以大大减少积屑瘤。TiB2专注于引起积屑瘤的两种主要因素,并且已经被证明,在加工硅铝合金、钛合金、镁合金以及铜合金的时候,能够提升产量降低成本。

  与传统的PVD涂层不同,TiB2应用一种独特的加工工艺,以使涂层表面平滑,同时,TiB2是硬度最高的PVD涂层之一,它的陶瓷结构能够预防和铝材质之间的化学粘连。此外,由于刀具几何角度专为铝材质特别设计,使得TiB2涂层也有助于高速切削时的排屑。

  但是TiB2是如何保持对其它涂层的抗性?为了找寻这个原因,使用铝合金测试材料--包括6061(含硅在0.4-0.8%)和B39(含硅在16-18%),在一台哈斯VF-3上进行刀刃耐磨比较(使用9%的水溶性切削液)。覆盖了TiB2涂层的刀具被与DLC(类似金刚石涂层)进行比较测试。

  测试结果建议,与DLC相比较,TiB2有增强了的抗磨损保护,而DLC对于没有涂层的硬质合金并没有额外的抗磨损保护(似乎是因为涂层脱离刀具的原因)。和DLC涂层刀具相比(如图2),覆盖有TiB2的硬质合金端铣会有更少的刀刃磨损(如图1),并且涂层并没有脱离刀具。

  
图1:覆盖有TiB2的硬质合金端铣没有露出涂层的分层

  
图2:覆盖有DLC的硬质合金端铣出现了涂层的分层

  由TiB2带来的被增强的抗磨损保护能够延长刀具寿命,节约重要的成本。一家医疗器械制造商可以量化这些节省,通过哈斯VF-3立式加工中心使用油性冷却液来比较在6061铝合金上一个TiB2涂层(硬质合金或者HSS)的钻头和一个TiN涂层的钻头。为了生产20000个精加工的单件,制造商需要换他们1/4′的TiN涂层钻头5次,但是他们只需要一个TiB2涂层的钻头就可以完成所有的20000个单件。TiB2涂层的钻头使得每件单件成本降低了51%,或者每20000件单件节约了431.00美元。

  在加工铝材质的时候,使用更高速度和进给可以增加产量,清除了积屑瘤的切削刀具、提供足够的抗磨损保护可以降低成本。感谢TiB2和PVD涂层加工上的新发展,使得制造商加工铝材质能有更多的选择来使他们的产量和收益最大化。

  TiB2详细说明:

  显微硬度:4000HV (DLC涂层有相似的硬度价值)

  摩擦系数:0.45

  氧化温度:850℃-1562℉

  厚度:1-2微米(基于刀具直径)

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