硬質合金刀片塗層物理氣相沉積技術

物理氣相沉積技術(PVD)是通過氣相反應過程使蒸發或濺射出來的金屬原子發生氣相反應,從而在硬質合金刀片表面沉積所需要的化合物。其機理是在真空條件下,用物理的方法將塗層材料氣化成原子、分子或電離成離子,通過氣相過程在硬質合金的表面沉積成塗層。具有沉積速度快和表面清潔等特點,特別具有膜層附著力強、繞射性好、可鍍材料廣泛等優點。
 
硬質合金物理氣相沉積過程細分步驟主要如下:
1.使塗層材料蒸發、升華和分解等成為塗層源材料的汽化過程;
2.塗層材料中的原子、分子或離子遷移到硬質合金表面的遷移過程,這一過程伴隨著一系列複雜的變化過程,如原子、分子或離子之間可能發生碰撞產生離化、複合、反應以及能量和運動方向的改變;
3.原子、分子或離子在硬質合金表面的吸附、堆積、形核和長大以至最終形成塗層。
 
硬質合金刀片PVD塗層技術有以下明顯優點:
1.PVD技術的沉積溫度低,可以在200℃~600℃以及以下沉積TiN等超硬塗層,因此不會降低基體材料原有的抗彎強度,不需要采用特殊的硬質合金材料,擴大了應用範圍。
2.塗層具有細微結構,在塗層內部產生壓應力,抗裂紋擴展能力強。
3.塗層表面光滑,比CVD塗層更能有效地阻止硬質合金刀片前刀面的橫裂紋擴展,同時還可以降低摩擦系數。
4.可以使用刃口鋒利的刀具做基體,這一點對於高速切削非常重要。 
 
由於PVD塗層技術所具有的優異特性,自20世紀70年代以來在世界範圍展開了用PVD技術沉積超硬塗層的研究。20世紀80年代以來,物理氣相沉積技術成功用於切削刀具的硬質合金刀片塗層,有效提高表硬度、韌性、耐磨性和高溫穩定性,大幅度提高塗層產品的使用壽命,引起刀具材料和性能的改變。作為材料表面改性處理的新技術,PVD在現代機械工業中的應用也越來越廣泛。
 
 
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硬質合金刀片和冷卻液

在一般金加工中,采用硬質合金刀片進行切削加工都是不用冷卻液的。因為硬質合金刀片硬度大,允許工作溫度高,在切削過程中,不用冷卻液不影響切削加工,再加上硬質合金刀片對驟熱的敏感性較強,使用冷卻液往往會導致崩刃。
但是,在切削加工中,如果不用冷卻液,硬質合金刀片的幹切削會使工件溫升較快,容易產生熱變形,直接影響到工件的精度。而且不用冷卻液會使切削過程的阻力較大,消耗功率多,造成硬質合金刀片磨損增加。
從經濟效益來看,采用冷卻液進行冷卻加工是較好的。但要注意幾點,以避免崩刃現象。
1.選用含有抗磨添加劑的油基切削液。
2.要均勻地冷卻刀具。
3.要全程冷卻。
硬質合金刀片采用冷卻液,不只是對刀片的保護,更主要的是提高了加工的粗糙度和加工精度。
 
 
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鎢合金藥型罩的影響因素

1:藥型罩錐角。射流速度隨藥型罩錐角增加而減少,射流質量隨藥型罩錐角增加而增加。傳統聚能射流藥型罩錐角在30°至70°之間,爆炸成型彈丸錐角在120°至140°之間,單錐結構聚能藥型罩錐角在100°至120°之間。

2:藥型罩壁厚。藥型罩壁厚的選擇取決於藥型罩的幾何結構,一般來說藥型罩壁厚隨其材料密度的較少而增加,隨罩口徑的增加而增加。

3:材料。藥型罩材料的密度、塑性和聲速與破甲深度,破甲孔徑直接相關,因此要求藥型罩材料高密度,高塑性,高聲速和熔點不低,所以鎢合金材料是最為適合的材料之一。

4:結構形狀。鎢合金藥型罩形狀有單錐,雙錐,喇叭錐,單錐-喇叭錐等。


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硬質合金刀片轉位精度

對於可轉位硬質合金刀片來說,除了刀片的精度之外,還有很多其它因素影響整體加工精度。
1.刀體的磨損或損壞。刀體的磨損對刀片精度的影響很大。
2.刀體的樣式。不同樣式的刀體主偏角不同,
3.刀槽角。刀體上的刀槽也有公差範圍。從對轉位精度的影響來看,刀槽角小一度比大一度要好。
4.熱膨脹。熱膨脹效果僅產生於從刀片到一個刀體夾緊螺栓之間的部分。雖然刀體溫升沒有硬質合金刀片那麼大,但是刀體的熱膨脹對工作尺寸精度的影響較大。
5.剛性。機床剛性是一個完全不受刀片精度影響的因素,有可能整個系統成為彈性體而使轉位精度不高。
6.髒物和切屑。在加工時,髒物和切屑可能在轉位時它們會送到刀片下面,所以應該仔細清理刀片槽。
7.刀片誤差。在成本不會過高的基礎上盡可能用較嚴的公差。
8.內切圓誤差。精度高的硬質合金刀片有很高的幾何精度,但少量的差異也是不可避免的。
9.刀尖變動。硬質合金刀片的刀尖必須由尺寸一致的圓弧構成,這些圓弧應精准地與刀片各邊相切。
 
 
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鎢酸制取焦綠石型三氧化鎢

焦綠石型三氧化鎢由於其特有的物理化學性質,在材料領域具備有十分廣泛的應用前景。鎢酸制取焦綠石型三氧化鎢,以鎢酸為原材料,首先配置兩份濃度為100g/L的鎢酸溶液移入聚四氟乙烯內襯的不銹鋼密閉反應釜中,以添加係數為2和4的配比量分別向溶液中添加三氧化鎢粉體,在140℃的環境中反應24h後,反應過程中按時間的不同進行取樣分析,反應完成後,進行抽濾,洗滌(用去離子水洗滌2-3次,用酒精洗滌1-2次),在60-100℃的環境中烘乾,從而制得成品焦綠石型三氧化鎢。

在製備的過程中添加劑三氧化鎢起到了改變水熱體系的pH和增大溶液濃度的作用,適量的三氧化鎢能能夠理想的穩定水熱體系pH值,起到緩衝溶液的作用,同時反映後的溶液相不受添加劑污染,有利於迴圈利用。
 

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