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  • 威士WSS|CBN硬質涂層的前沿研發

    2020-07-17

    01

    硬質涂層革命和CBN刀具涂層的意義


    1969年,西德克虜伯公司和瑞典山特維克公司研制的TiC涂層硬質合金刀片初次投入市場。1970年后,美國、日本和其他國家也都開始生產這種刀片。三十余年來,涂層技術有了很大的進展。PVD(物理氣相沉積,Physical Vapor Deposition)硬質涂層由第一代(TiC、TiN)、第二代(TiAlN、AITiN)已發展到第三代(TiAlN/TiN多層梯度結構)、第四代(納米氧化物多層)產品。涂層膜中的氧化物、氮化物、復合碳氮氧化物,由于其高硬度、高耐熱、耐磨損、摩擦系數小等特征,極大地提高了刀具的加工效率和表面質量,推動了新世紀以來的現代制造業的技術革命。

    硬質和超硬涂層國際市場細分


    1980年,住友和巴爾查斯開始合作研發CBN刀具表面硬質涂層產品和工藝。目前,住友、三菱、京瓷、泰珂洛等日本刀具企業在對淬火鋼、球墨鑄鐵、粉末冶金、以及耐熱合金等難加工材料的CBN刀片上均有針對性的涂層。WSS緊跟市場步伐,在與浙江萬里揚股份有限公司齒輪硬車加工方案的合作中,通過不斷研究與分析,針對被加工件選定了涂層材料及加工工藝,為客戶降本的同時,提升了加工效率。充分證實了CBN硬質涂層發展的市場前景。



    涂層對PCBN刀具切削淬硬鋼零件時有效加工壽命的影響:其中O為100Cr6 HRC62(德國鋼號,相當于軸承鋼GCr15),為AISI330 HRC50(美國牌號,相當于耐熱不銹鋼1Cr16Ni35),*為16MnCr5 HRC60(德國牌號,相當于國產齒輪、蝸桿、密封軸用鋼16CrMnH),鋼號標識后面括號中的數字代表了不同的涂層類型和結構。


    各種概念和成分的PVD涂層微觀結構


    雖然立方氮化硼是除金剛石之外最硬的材料,但是作為PCBN材料制備當中必須的結合劑卻是PCBN在切削應用中的弱點所在。特別是在斷續切削工況下使用到的高韌性的PCBN材料,往往采用鈦基合金、鈷基合金、甚至是鋁作為結合劑,這些金屬基的結合劑的硬度和耐磨性比較差,而AlTiN和Al2O3之類的涂層就能很地彌補這個弱點。另外,還有些涂層能夠起到隔熱和潤滑的效果,能夠減少切屑瘤在刀具表面的黏著,提高刀具高溫干切削效率和壽命。

    高效能切削刀具開發中的系統性評估和設計


    威士(WSS)根據多年在超硬材料刀具的市場實踐、學習調研、測試分析,針對難加工材料加工中刀具的不同失效模式,形成了具有自主知識產權的涂層結構和工藝,能夠很好地解決高精度高速切削和高硬度斷續切削過程中的崩刃和月牙洼磨損等問題,大幅度提升刀具使用壽命。


    做刀具其實是在做材料:研究超硬材料、研究結合劑材料、研究涂層材料、研究工件材料,研究各種材料之間的配合、融合、剛柔并濟、相生相克。


    威士刀具

    專注于超硬刀具的解決方案


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