针对高速加工的新材质牌号设计(2)

原作者:[标签:作者] 添加时间:2007-06-28 原文发表:2007-06-28 人气:1

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市场上的很多商用a-Al2O3涂层是在沉积过程中k→a相转化的结果。因此，这种涂层展现出热裂纹并且是易碎的。仅仅是最近才发现，通过调节晶核表面的化学作用就可能完全控制并使a-Al2O3相成核。形成的涂层由细颗粒a-Al2O3组成，避免了转化裂纹。结果，具有控制成核和细颗粒尺寸的现代a-Al2O3与早先技术得到的a-Al2O3以及目前的k-Al2O3层相比，表现出优异的韧性。

经典磨损模型以及传统涂层设计是有疑问的。举例来讲，归因于Al2O3的化学稳定性高得达到钢材的熔点，Al2O3的月牙洼磨损最不可能是一个受约束的扩散过程。Al2O3的月牙洼磨损实际上更是塑性变形的结果。因此，在很多钢件加工时Ti(C,N)表现出比Al2O3有更优异的抗月牙洼磨损能力，而且可以预计表现出的抗后刀面磨损总是优于Al2O3。由此，有需要根据下面的例子讨论新的涂层设计。

例如，考虑在同一基体上总厚度相等的两种实验涂层。第一种涂层根据传统方法把Al2O3作为扩散屏障沉积到Ti(C,N)层的上面；第二种新涂层是在两层Ti(C,N)层之间沉积Al2O3，以保护Al2O3层，避免月牙洼和后刀面磨损并允许完全利用Al2O3的热障特性。这种新设计比传统途径更佳，尤其是抗后刀面磨损能力提高，而且与传统涂层设计相比，抗变形能力增加。根据新设计得到的涂层寿命超出传统涂层约100%。

新涂层概念

涂层结构为细颗粒a-Al2O3层夹在两层MT-CVD Ti(C,N)之间。最醒目的特点是一厚层Ti(C,N)涂在a-Al2O3层上面。最后，一薄层TiN应用于Ti(C,N)涂层上面以察觉磨损。涂层的总厚度约为20μm，并且具有设计用于高速切削的精确功能梯度分布基体。紧接在涂层下面的富钴区是相当厚的，但是与可察觉磨损的尺寸大小相比，其厚度则可忽略不计。当与很硬的基体组合在一起时，抗塑性变形能力不会下降。

验证设想

一些已经完成的现场测试验证了实验室的试验结果。这些实验集中于用新的材质牌号设计与市场上的传统涂层作比较。下面举了三个有代表性的例子。它们包含了三种不同的钢材、三种不同的加工（其中一种有冷却，两种干加工）。这些例子清楚地表明，与传统涂层设计的产品相比，耐磨性提高了。

第一个例子有关轴的外圆干式粗加工。工件材料为硬度HB180的16MnCr5。切削参数为：切削速度vc=430m/min，进给量fn=0.3mm/r，切削深度ap=1.5mm。

第二个例子有关轴的外圆干式粗加工。工件材料为硬度HB240的42CrMo4。切削参数为：切削速度vc=385m/min，进给量fn=0.4mm/r，切削深度ap=2.0mm

第三个例子有关小轴承环外径和端面的车削。该试验加冷却液。工件材料为HB=190 的100Cr6。切削参数为：切削速度vc=480m/min，进给量fn=0.23～0.73mm/r，切削深度ap=1.0mm。 (

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