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刀片涂層崩落和切削刃崩刃的情況在困難工況面銑操作中經(jīng)常出現(xiàn)，會(huì)導(dǎo)致刀具壽命縮短，這些問題通常出現(xiàn)在復(fù)雜走刀、長(zhǎng)懸伸、深型腔加工和濕切作業(yè)中。
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山特維克可樂滿開發(fā)了一種新的刀片材質(zhì)GC1130，它使用了細(xì)晶粒高鉻基體Zertivo™技術(shù)生產(chǎn)的PVD涂層。GC1130主要用于鋼材（ISO-P）加工，同時(shí)，它也能很好地用于混合材料的加工。( r# B7 j4 W9 V8 U- w
( t, H7 k; q( H% A9 U% e5 M* ?' w: b山特維克可樂滿的研發(fā)工程師接受了這項(xiàng)挑戰(zhàn)——對(duì)先進(jìn)的PVD鋼件材質(zhì)GC1030進(jìn)行再次改進(jìn)。在系統(tǒng)分析客戶需求的基礎(chǔ)上，研發(fā)人員通過進(jìn)行大量的機(jī)加工測(cè)試完成了這項(xiàng)改進(jìn)。這些測(cè)試全部在真實(shí)的機(jī)加工車間進(jìn)行，研發(fā)團(tuán)隊(duì)得到了客戶的大力支持。3 N3 n$ b4 b' D7 {. J6 q
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研發(fā)人員對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行分析，找到三個(gè)主要問題：刀刃線附近崩刃、涂層剝落和熱裂紋（見下圖）。現(xiàn)有材質(zhì)已經(jīng)能充分抵御化學(xué)和磨料磨損，因此這些方面不需要改變。需要做的是優(yōu)化硬質(zhì)合金和涂層之間的相互作用，從而最大程度地保持刀片的完整性。 GC1130的基體十分堅(jiān)硬且耐磨，這是由其成分中的高鉻含量和細(xì)晶粒結(jié)構(gòu)所決定的。碳化鎢顆粒結(jié)構(gòu)可提升刀刃強(qiáng)度并能實(shí)現(xiàn)更好、更均衡的性能。+ S H! ~7 s3 g, K. _+ ]
; x! E# [/ p$ y2 E- Z% z7 NGC1130涂層含有鈦、鋁和鉻，既能抵抗連續(xù)磨損也能抵御化學(xué)腐蝕。其結(jié)構(gòu)，尤其是涂層顆粒大小和納米層狀結(jié)構(gòu)，能在最大程度上減少熱裂紋和崩刃現(xiàn)象的產(chǎn)生。+ x: I0 E+ i8 b1 F E
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刀片材質(zhì)的幾種成分會(huì)相互作用，一種成分可影響其他成分的屬性。Zertivo技術(shù)所使用的先進(jìn)控制工藝能優(yōu)化涂層和基體之間的相互作用，更好地避免刀刃線附近出現(xiàn)的涂層剝落和小崩刃問題，從而發(fā)揮出材質(zhì)的全部潛能。4 e# S4 `: k0 N9 h7 Z
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GC1130是第一款Zertivo銑削材質(zhì)，具有非常堅(jiān)韌的切削刃。牢固的基體和經(jīng)過優(yōu)化的涂層能有效抵御困難加工條件下刃線的崩刃和破裂問題，例如濕切時(shí)的溫度變化就是常見的困難工況。
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) f" \7 [% U& X- I/ n$ V首批GC1130產(chǎn)品已于2015年10月1日發(fā)布，用于CoroMill390銑刀的7毫米和11毫米刀片。GC1130尤其適合于CoroMill 390-07刀片，它們可廣泛用于高加工要求的重復(fù)方肩銑和長(zhǎng)懸伸方肩銑以及車銑等應(yīng)用領(lǐng)域。 - ]( T Q% b3 T
測(cè)試案例 操作：連桿面銑9 b+ o# W( {' A; }, I4 R [
材料：低合金鋼
6 \1 N& m" S- Y; I; H: `刀片材質(zhì)：GC11304 S4 P( ?$ m/ w' W
切削參數(shù)
) B* z/ {& H8 W3 ?. u$ y | GC1130 | 現(xiàn)有解決方案 | 齒數(shù)zn | 2 | 2 | 主軸轉(zhuǎn)速n rev/min | 2636 | 2636 | 切削速度vc m/min | 265 | 265 | 工作臺(tái)進(jìn)給vf mm/min | 791 | 791 | 每齒進(jìn)給fz mm | 0.15 | 0.15 | 切削深度ap mm | 5 | 5 | 切削寬度ae mm | 26 | 26 | 刀具壽命, min | 54 | 27 |
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結(jié)論
& W. E9 s$ |( H現(xiàn)有刀片在使用27分鐘后報(bào)廢。GC1130刀具壽命是其兩倍，并顯著提高生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性。 3 p) B1 v$ b2 d3 t
CVD and PVD
+ K. g1 C! H2 z* lCVD（化學(xué)氣相沉積）涂層包含各種組合的碳氮化鈦(TiCN)、氧化鋁(AL2O3)和氮化鈦。這一化學(xué)過程發(fā)生在700–1050 °C的高溫之間。CVD涂層的主要好處是高度耐磨損并具有很好的耐熱性。
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PVD（物理氣相沉積）涂層是通過在較低溫度（400–600 °C）下發(fā)生物理反應(yīng)而生成。常用涂層包括氮化物、碳氮化物、氧化物和氮氧化物。金屬原料，通常是含有鈦和鋁的多種復(fù)合物，在氮?dú)庵姓舭l(fā)，并在刀具上留下一層薄薄的氮化物。PVD材質(zhì)通常用于堅(jiān)韌鋒利的刀刃。這種涂層方法的抗壓應(yīng)力能提升刀刃硬度并能阻止熱裂紋的產(chǎn)生。
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' ~. y# R# @$ P8 D, ], L! T( F7 _Zertivo
" }3 C- I4 D7 J0 UZertivo是山特維克可樂滿針對(duì)PVD材質(zhì)研發(fā)的專有生產(chǎn)技術(shù)。Zertivo能通過精確控制關(guān)鍵工藝參數(shù)來改進(jìn)整個(gè)涂層生產(chǎn)過程，從而獲得完美匹配目標(biāo)材質(zhì)的涂層。' Q) f, l1 p" j& w1 h+ ~
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除GC1130銑削材質(zhì)外，現(xiàn)在Zertivo技術(shù)也可適用于CoroDrill 880的鉆削材質(zhì)GC4344。該材質(zhì)的成分和結(jié)構(gòu)與GC1130有所不同，可滿足客戶的特殊需求。8 ]* ^2 W) H5 }
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發(fā)表于 2016-3-28 21:19:43
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