超晶PVD涂层技术在刀工具上的应用.ppt

PVD涂层技术在刀具上的应用 美国超晶集团纳狮涂层事业部2002年来到中国我们利用自主专利的SPARK 纳米涂层技术 嘉兴纳诺人工晶体有限公司东莞瀚晶纳米材料有限公司台州超晶人工晶体有限公司常州超晶人工晶体有限公司重庆超晶人工晶体有限公司西安涂层中心 2011年 成都涂层中心 2012年 厦门涂层中心 2012年 纳狮涂层 中国服务网络 纳狮涂层 厂房实景 涂层硬度计 附着力测试仪 磨耗仪 涂层膜厚仪 实验室 车削实验 疲劳试验机 盐雾箱 纳狮涂层 研发中心 目录 1 涂层刀具及其种类 2 刀具涂层优点 3 刀具涂层技术及特点 4 PVD涂层材料 特点与应用 5 涂层技术及涂层材料发展 6 刀具涂层前处理要求 7 正确选择刀具涂层 8 刀具重磨 退镀及再涂层 9 涂层刀具加工实例 10 超晶公司简介 1 涂层刀具及其种类 涂层刀具是在强度和韧性较好的硬质合金或高速钢 HSS 基体表面上 利用气相沉积方法涂覆一薄层耐磨性好的难熔金属或非金属化合物而获得的 高速钢刀具 硬质合金刀具陶瓷刀具 涂层刀具种类 车刀片 铣刀片 立铣刀 钻头 镗刀 铰刀 拉刀 丝锥 螺纹梳刀 滚压头 成形刀具 齿轮滚刀和插齿刀等 PVD涂层刀具 锯片 丝攻 刀片 立铣刀 滚齿刀 钻头 铰刀 提高刀具耐磨性 提高刀具寿命3 5倍以上 减少换刀时间 提高生产效率 提高刀具抗高温氧化性能 提高切削速度20 70 降低刀体材料与被加材料的亲和 避免粘刀 精加工时 避免积屑瘤 提高加工精度0 5 1级 降低刀具表面摩擦系数 减小切削力 减少或不用切削液 降低成本 减少环境污染 2 刀工具涂层优点 涂层刀具具有表面硬度高 耐磨性好 耐热耐氧化 热导率低 化学性能稳定和摩擦因数小等特性 3 刀具涂层技术及特点 1 PVDPhysicalVaporDeposition 2 CVDChemicalVaporDeposition PVDVSCVD PVD涂层技术 PhysicalVaporDepostion 物理气相沉积 在高真空环境中 通过高温加热金属或合金蒸发成气相 或者通过电子 离子 光子等荷能粒子的能量把金属或化合物靶溅射出相应的原子 离子 分子 气态 在固体基体表面沉积成固相膜层 其中也可能涉及到物质的化学反应 等离子体Plasma 涂层 电焊弧光 PVD设备 PVD工艺的比较 PVD涂层表面形貌对比 4 PVD涂层的性能及应用 PVD涂层材料的发展 更耐磨 耐高温 耐冲击 单层 TiN CrN TiCN AlTiN CrAlN等 2 3层 TiN TiCN TiN AlTiN TIN AlTiN DLC TiAlN MoS2等 周期性多层 TiN TiCN TiN AlTiN等 例如ExtralPlus是最受欢迎的涂层之一 这是一种由AlTiN AlTiCrN组成的多层涂层 超晶格结构 AlN TiN 纳米复合结构 TiN Si3N4 TiAlN Si3N4 CrAlN Si3N4 TiN a C等 例如瑞士Platit公司nACo纳米复合涂层 6 PVD涂层在齿轮加工刀具的应用 汽车变速箱齿轮 风电增速箱齿轮 减速机齿轮 出货 取货 PVD涂层 齿轮加工 6 滚刀涂层流程 6 刀具涂层前处理 钝化前 刀具制造工序的最后一道工序 磨削工序完成后 再对刀具刃口进行一次钝化处理 则刀刃处将会出现一细微的圆弧刃口 刃带也将变得光滑 这就消除了豁牙 锯齿和裂纹等缺陷 各类刀具都要经过仔细的刃磨 并使加工粗糙度值达到了Ra0 8um 甚至是Ra0 4um 钝化后 Edgepreparation 较大的刀刃半径 降低应力集中 减少刀刃微崩 刃口钝化减少微崩 研磨毛刺对涂层的影响 滚刀研磨后的毛刺现象 未做钝化的滚刀涂层后形貌 涂层剥落 涂层附着在卷边上 做钝化的滚刀涂层后形貌 1 干 湿喷砂2 尼龙刷钝化轮3 立式旋转钝化4 滚刀钝化 刀具钝化技术 根据加工需要正确选择刀具涂层有可能是一件令人困惑和费劲的工作 每一种涂层在切削加工中都既有优势又有缺点 如果选用了不恰当的涂层 有可能导致刀具寿命低于未涂层刀具 有时甚至会引出比涂层以前更多的问题 7 正确选择刀具涂层 涂层的特性 1 硬度 2 耐磨性 3 表面润滑性 4 氧化温度 5 抗粘结性 加工条件 1 切削参数 速度 进给 2 被加工材料 3 干 湿 切削液 4 加工工艺 车 铣 5 机床 试切 涂层特性与选择 根据刀具主要失效模式选择涂层 8 刀具重磨 退镀及再涂层 硬质合金和高速钢刀具的重磨和再涂层是目前常见的工艺 尽管刀具重磨或再涂层的价格仅为新刀具制造本钱的一小部分 但却能延长刀具寿命 重磨工艺是特殊刀具或价格昂贵刀具的典型处理方法 可进行重磨或再涂层的刀具包括钻头 铣刀 齿轮滚刀以及成形刀具等 刀具重磨重镀工艺 1 刃口重磨 砂轮 磨削量2 涂层退除 高速钢OK 硬质合金NG3 刃口处理 刃口重新钝化4 重新涂层 先择合适工艺与涂层 线速度小于80m min的低速加工一般选用TiN涂层 速度达80 100m min的高速加工选用AlTiN或CrAlTiN涂层 经过超晶TiN涂层处理的滚齿刀寿命比别家涂层提高了10 且磨损量从0 3mm降到0 2mm 减少了每次修磨量 使修磨次数从原来的18次左右增加到25次左右 从而使齿轮加工的单位成本大幅下降 9 涂层滚刀加工案例 TiN涂层滚刀 切削工艺 滚刀 三凌粉末高速钢机床 高速干滚机kashifuji加工参数 转速725r min刀具规格 80 140线速度 137m min进给量 2 5mm切削液 无 AlTiN涂层滚刀 9 涂层滚刀加工案例 9 涂层滚刀加工案例 切削条件 滚刀材质 粉末高速钢滚刀规格 70 x120涂层材料 CrAlTiN工件材料 20CrMoTi主轴转速 500rpm线速度 105m min切削液 机械油 CrAlTiN涂层 TiN涂层滚刀寿命是无涂层的8 10倍 切削速度可提高30 进给提高10 例如 插齿生产70个齿的汽车内啮合齿轮 有TiN涂层的插齿刀每刃磨一次可以生产300件 磨损量0 25mm 无涂层的插齿刀每刃磨一次生产75件 磨损量0 92mm TiN插齿加工实例 10 超晶集团简介 目前超晶集团已有东莞 平湖 台州 重庆 常州五个涂层中心 随着中国汽车工业 机械 机床 精密五金 模具工业 以及电子等行业飞速发展 我们还将在华南 华东 华北以及西南等地建立新的涂层中心 为更广大的客户服务 超晶涂层技术 无 液滴 Spark技术 复合涂层技术 东莞瀚晶纳米材料有限公司地址 广东省东莞市大朗镇洋乌村平岭头工业园邮编 523789电话 0769 83129111传真 0769 81129112纳诺人工晶体 平湖 有限公司 总部 地址 浙江省嘉兴市平湖市经济开发区兴平二路1661号邮编 314200电话 0573 85071366传真 0573 85071367台州超晶人工晶体有限公司地址 浙江省温岭市城西路工业区九龙大道南侧邮编 317500电话 0576 86972756传真 0576 8