金刚石涂层刀具前景

2021-07-13 09:57

随着国家产业升级,航空航天、汽车、交通运输等行业向着低能耗、轻型化方向发展。新的材料不断涌现,碳纤维复合材料、钛铝合金、超硬陶瓷等应用比重不断增加。传统硬质合金刀具和高速钢刀具加工以上材料会出现高磨损、加工效率低等问题。

虽然硬质合金刀具经过晶粒细化等工艺来提高刀具使用寿命,但是加工成本过高,效果不明显。同时,数控加工中心设备也不断革新,五轴联动数控加工中心已经得到普遍应用,可实现复杂工件的一次成型加工。因此,新材料的发展和加工中心的更新换代同时要求高精度、高耐磨和高寿命的刀具出现。

涂层刀具是解决以上矛盾的唯一方法。涂层刀具是传统硬质合金或高速钢刀具表面涂覆几微米到几十微米的硬质涂层,可提高刀具10 倍以上的使用寿命,并且涂层刀具可以在干式切削下进行表面加工,大大减少切削液的使用,有材料消耗低、减小环境污染等优势。在美国数控机床使用涂层刀具占比已达到80%,其他发达国家涂层刀具使用量也超过60%。国内涂层刀具约占2%,市场潜力巨。金刚石涂层作为硬度最高的涂层,在涂层刀具中具有不可或缺的地位,应用领域广泛。目前传统的单层金刚石涂层刀具应用于碳纤维增强复合材料和航空铝合金等材料的加工,取得了显著的效果。

在实际应用中也凸显了一些问题,单层金刚石涂层刀具虽然硬度高但是脆性大,易脱落,稳定性有待提高。多层微/纳米金刚石结构可提高涂层韧性,降低涂层残余应力,抑制裂纹扩展等优势,应用潜力巨大。因此多层金刚石制备工艺以及力学性能值得深入研究。


昵称:
内容:
验证码:
提交评论