通过增大边缘层的硬度,防止磨粒磨损

通过增大边缘层的硬度,防止磨粒磨损-切削显微镜

  切削材料的开发
由于新的待加工材料的不断开发，为了应对切削加工领域的新挑战
，并改良及继续开发已有工艺，需不断开发新的切削材料。

在切削材料开发领域，通常会有材料强度和韧性之间的目标冲突。
理想的切割材料需具有高硬度以保护刀具免受或少受摩擦等的磨损；同
时还需具有高韧性，以防止刀具过脆而崩碎。然而，由于不能同等程度
地提高硬度和韧性，因此这两种特性通常要进行折中处理。

涂层技术

切削刀具的耐磨性以及与之相关的耐用时间，主要受切削力大小和
热负荷的影响。切削力和热负荷是由切削面与切屑、切削表面与工件之
间的摩擦以及实际的分离过程引起的。为了减少这种影响，延长切削刀
具的耐用时间，需要为刀具涂上硬质材料涂层。硬质材料层通常只有几
微米厚，并承担以下任务：

①通过高耐热性保护载体基材；

②通过改善滑移性能，降低切削力和切削阻力；

③通过增大边缘层的硬度，防止磨粒磨损。

例如，涂层技术能使相对柔韧的材料拥有高硬度的边缘层，从而把
高硬度和高韧性这两个所需的特性结合在一起。硬质材料，例如氮化钦
、氮碳化钦、碳化担、氮化铝钦、氮化铝铬或聚晶金刚石以及无定形碳
，都可用作涂层材料。

然而，应注意的是，在一些应用中不能使用涂层。例如劳斯莱斯在
生产发动机时，为了避免涂层成分扩散到发动机的部件表面，只能使用
涂层刀具进行加工余量最大为 0.5 mm的加工。为了将硬质材料涂层应
用到载体基材上，在刀具涂层领域主要使用两道工艺，即CVD(化学气相
沉积)和PVD(物理气相沉积)。

  工艺冷却
在切削加工中另一个起核心作用的关键点是利用不同类型的冷却介
质(固态、液态、气态)进行工艺冷却，从而降低工艺温度。可采用多种
方法：一方面，可以用一种冷却介质与一个热的物体接触，直接进行冷
却；另一方面，可以用介质冲洗来自工艺作业区的炙热碎屑，以此排出
切削加工中的大部分热量。此外，冷却介质有润滑作用，可以减少摩擦
，从而减少热量的产生。但工艺冷却也会导致不良后果，如热冲击。当
刀具温度较高的部分突然被冷却时，会产生热冲击效应，将导致切削刀
具损坏。而且，工艺冷却会带来附加成本，因为必须要准备、管理和回
收这些冷却介质。此外，许多冷却介质会损害人的健康，对它们进行回
收处理会增大环境的负担。

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