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涂层是高速加工工艺的发展基础
涂层加工处理主要适合从事刀具 (如铣刀,车刀,刀片,钻头等)、塑料模具、冲压、深拉成型、钟表外壳模具和精密配件等使用。服务范围包括STiN超等氮化钛、TiCN氮化碳钛、TiAlN氮化铝钛、TiAlCN氮化铝碳钛、CrN氮化铬和类金钢石DLC涂层等技术。
模具DLC涂层提高刀具的硬度和耐高温性,是高速加工工艺的发展基础,因此高速加工的发展将带动先进涂层的发展。
高速加工改变以前加工方法,包括模具制造。譬如以前不容易加工的转角和复杂型面,现在可以采用高速加工铣削来完成。
可作为工具、模具表面的保护,如在注胶工程塑料时,涂层增加了表面硬度,使模具更耐用 ; 降低摩擦系数,譬如用于加工电机铁芯片的精密冲压模具,涂敷涂层可延长模具寿命; 高速加工的刀具经过涂层,可提高耐热性 ; 提高刀具抗磨性; 提高干式钻削生产力。
模具DLC涂层刀具的特点
涂层刀具结合了基体高强度、高韧性和涂层高硬度、高耐磨性的优点,进步了刀具的耐磨性而不降低其韧性。涂层刀具通用性广,加工范围明显扩大,使用涂层刀具可以获得明显的经济效益。一种涂层刀具可以代替数种非涂层刀具使用,因而可以大大减少刀具的品种和库存量,简化刀具治理,降低刀具和设备本钱。但是刀具在现有的涂层工艺进行涂层后,因基体材料和涂层材料性质差别较大,涂层残留内应力大,涂层和基体之间的界面结合强度低,涂层易剥落,而且涂层过程中还造成基体强度下降、涂层刀片重磨性差、涂层设备复杂、昂贵、工艺要求高、涂层时间长、刀具本钱上升等缺点。
涂层耐磨性
耐磨性是指涂层抵抗磨损的能力。虽然某些工件材料本身硬度可能并不太高,但在生产过程中添加的元素和采用的工艺可能会引起刀具切削刃崩裂或磨钝。
表面润滑性
高摩擦系数会增加切削热,导致涂层寿命缩短甚至失效。而降低摩擦系数可以大大延长刀具寿命。细腻光滑或纹理规则的涂层表面有助于降低切削热,因为光滑的表面可使切屑迅速滑离前刀面而减少热量的产生。与未涂层刀具相比,表面润滑性更好的涂层刀具还能以更高的切削速度进行加工,从而进一步避免与工件材料发生高温熔焊。
氧化温度
氧化温度是指涂层开始分解时的温度值。氧化温度值越高,对在高温条件下的切削加工越有利。虽然TiAlN涂层的常温硬度也许低于TiCN涂层,但事实证明它在高温加工中要比TiCN有效得多。TiAlN涂层在高温下仍能保持其硬度的原因在于可在刀具与切屑之间形成一层氧化铝,氧化铝层可将热量从刀具传入工件或切屑。与高速钢刀具相比,硬质合金刀具的切削速度通常更高,这就使TiAlN成为硬质合金刀具的首选涂层,硬质合金钻头和立铣刀通常采用这种PVD TiAlN涂层。
抗粘结性
涂层的抗粘结性可防止或减轻刀具与被加工材料发生化学反应,避免工件材料沉积在刀具上。在加工非铁族金属(如铝、黄铜等)时,刀具上经常会产生积屑瘤(BUE),从而造成刀具崩刃或工件尺寸超差。一旦被加工材料开始粘附在刀具上,粘附就会不断扩大。例如,用成型丝锥加工铝质工件时,加工完每个孔后丝锥上粘附的铝都会增加,以至最后使得丝锥直径变得过大,造成工件尺寸超差报废。具有良好抗粘结性的涂层甚至在冷却液性能不良或浓度不足的加工场合也能起到很好的作用。
模具DLC涂层系列可以成功地应用于切削和成型产业。例如,在加工高强度材料特别是非铁合金时,适合于材料及其涂层的切削条件将大大延长刀具的使用寿命。在铝合金成型加工时,基于模具表面的惰性保护涂层可以改善产品质量,例如,清理间隔可延长10~100倍。涂层可以进步加工表面的性能,这也是人们选择使用MAXIT®-DLC涂层的原因。
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