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        CVD金剛石涂層刀具在3D玻璃、陶瓷及高端材料應(yīng)用領(lǐng)域大放光彩

        2018-03-25 01:44:15
        超硬材料工程 2018年2期
        關(guān)鍵詞:金剛石晶粒刀具

        金剛石涂層厚度的選擇問題,并不是“越厚越好”,耐磨性能的提高,金剛石涂層的品質(zhì)作用要大于厚度的作用。隨著3D玻璃市場(chǎng)全面爆發(fā),石墨材料在3D玻璃熱彎模具應(yīng)用上的優(yōu)良性能已經(jīng)得到了業(yè)界的一致認(rèn)可,而由于石墨材料的高磨蝕性、強(qiáng)韌性,因此對(duì)石墨模具的加工環(huán)境要求非常嚴(yán)格,為保證石墨模具擁有良好的精度,光潔度,穩(wěn)定性,除了需要安靜的環(huán)境,機(jī)身本身吸塵能力外,石墨加工刀具也成為加工環(huán)節(jié)的重中之重,選用適合于高速加工的刀具,需要從提高耐用度、可靠性和安全性的角度,對(duì)刀具基體與涂層材料和刀具與工件材料匹配等方面進(jìn)行綜合考慮。

        經(jīng)過對(duì)各種刀具材料不斷實(shí)驗(yàn)和驗(yàn)證,CVD金剛石涂層刀具的使用壽命是硬質(zhì)合金的8~10倍,CVD金剛石涂層刀具的允許切削速度比硬質(zhì)合金刀具高2~3倍,切削刃鋒利且一致性好,摩擦系數(shù)低,可在高轉(zhuǎn)速和低進(jìn)給下實(shí)現(xiàn)薄壁石墨模具的高速高精密加工,同時(shí)CVD金剛石涂層刀具的高使用壽命,因此在眾多刀具材料中受到各石墨加工廠商的青睞!

        按晶粒尺寸大小,CVD金剛石涂層可分為微米金剛石涂層和納米金剛石涂層。微米金剛石涂層的晶粒尺寸通常在500nm到幾微米之間,由柱狀生長(zhǎng)的金剛石晶粒競(jìng)爭(zhēng)性生長(zhǎng)形成,具有硬度高、表面耐磨性好等優(yōu)異特性,可以顯著降低刀具磨損速率,提高刀具壽命。然而,微米金剛石涂層的表面較為粗糙(Ra值通常為幾百納米),涂層韌性及抗裂紋擴(kuò)展能力較差,表面裂紋容易沿晶界區(qū)域擴(kuò)展而引起涂層脫落,使得刀具表面在沒有達(dá)到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)之前,涂層已經(jīng)脫落。納米金剛石涂層是由呈團(tuán)簇狀分布的納米級(jí)金剛石晶粒構(gòu)成,晶粒尺寸通常在100nm以下,表面光滑性好(Ra值小于100納米),在切削過程中可顯著降減摩擦,從而降低切削力和切削熱,提高刀具壽命。納米金剛石涂層雖具有良好的抗裂紋擴(kuò)展能力,然而,與微米金剛石相比,它與基體結(jié)合強(qiáng)度相對(duì)較低,加工過程中容易出現(xiàn)涂層脫落等非正常失效。

        金剛石涂層刀具選擇應(yīng)用的主要依據(jù)是工件材料的屬性及加工質(zhì)量要求。對(duì)于EDM石墨模具加工來說,銑削加工過程的實(shí)質(zhì)類似于“磨削”過程,此時(shí)需要刀具表面的“微刃口”數(shù)量多而且耐磨,應(yīng)選擇晶粒較大的微米金剛石涂層。對(duì)于應(yīng)用于陶瓷加工的模具來說,要求表面光潔度高,應(yīng)在精加工階段選用納米金剛石涂層。在鋁合金的加工中,“黏刀”現(xiàn)象的嚴(yán)重性高于刀具磨損,此時(shí)對(duì)刀具耐磨性的要求相對(duì)較低,應(yīng)選擇摩擦系數(shù)低的納米金剛石涂層。對(duì)于碳纖維復(fù)合材料,由于纖維材料本身具有強(qiáng)烈的磨蝕性能,既要求刀具具有很好的耐磨性能,又要降低加工過程的切削力和切削熱,應(yīng)采用微/納米復(fù)合金剛石涂層。特別說明一下,金剛石涂層厚度的選擇問題,并不是“越厚越好”,耐磨性能的提高,金剛石涂層的品質(zhì)作用要大于厚度的作用。 (機(jī)經(jīng)網(wǎng))

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