PVD-TiAlN涂層硬質(zhì)合金刀具高速干車削TC4合金磨損演變機(jī)理
發(fā)布時(shí)間：2022-01-07 06:51
以難切削材料TC4合金的加工刀具為研究對(duì)象,采用PVD-TiAlN硬質(zhì)合金涂層刀具進(jìn)行高速干車削試驗(yàn),研究刀具在切削中不同磨損階段的磨損形式演變以及磨損機(jī)理。研究表明:涂層刀具主要的失效拐點(diǎn)在穩(wěn)定磨損階段后期。在高速車削不同刀具磨損階段,隨切削時(shí)間的增加,刀具前刀面主要磨損形式由月牙洼逐漸變?yōu)榉e屑瘤、崩刃以及涂層剝落,主要磨損機(jī)理為粘結(jié)磨損、氧化磨損;刀具后刀面的磨損形式由切屑與氧化物的粘結(jié)逐漸變?yōu)榉e屑瘤、崩刃、溝痕、涂層剝落以及高溫?zé)g,主要的磨損機(jī)理為氧化磨損、粘結(jié)磨損以及磨粒磨損。
【文章來源】：組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù). 2020,(09)北大核心
【文章頁數(shù)】：4 頁
【部分圖文】：
切削試驗(yàn)設(shè)計(jì)
正式切削試驗(yàn)前,先進(jìn)行試切削,切削過程中采用USB2000便攜式電子顯微鏡測(cè)量刀具后刀面磨損,以后刀面平均磨損量VB=0.3mm為刀具失效標(biāo)準(zhǔn),記錄刀具磨損量,便于正式試驗(yàn)時(shí)獲取多階段的刀具樣本。按照刀具磨損不同階段,分為初期磨損階段,穩(wěn)定磨損階段前期、中期、后期,急劇磨損階段5個(gè)小階段進(jìn)行高速切削試驗(yàn),獲得不同階段的刀具樣本,刀具各階段對(duì)應(yīng)磨損曲線如圖2所示。切削試驗(yàn)結(jié)束后采用掃描電子顯微鏡(型號(hào)QUANTA 250,SEM,EDS)檢測(cè)不同階段的涂層刀具前、后刀面磨損。
圖3所示為涂層刀具前刀面磨損形貌。圖3a中可見,在初期磨損階段,刀具表面可以觀察到明顯的顆粒與凹坑,這是涂層沉積時(shí)殘留的顆粒及表面缺陷,易使切削變得不穩(wěn)定。在靠近切削刃處,月牙洼界限開始出現(xiàn),同時(shí)表面出現(xiàn)大量的粘結(jié)層并逐漸向邊緣堆積,此時(shí)刀具主要的磨損為粘結(jié)磨損。這是因?yàn)樵谀p初期,刀具表面產(chǎn)生Al2O3、TiO2等氧化物,粘結(jié)在刀具表面上,同時(shí)由于切削不穩(wěn)定,使切屑與氧化物向刀刃處擠壓堆積,形成粘結(jié)物堆積。圖3b所示為刀具穩(wěn)定磨損階段前期的前刀面磨損形貌,可以觀察到表面仍存在殘留的球狀顆粒,刀刃處的堆疊狀粘結(jié)物只有少部分殘留,同時(shí)刀具表面的片狀粘結(jié)層開始大量出現(xiàn),在切削力沖擊的作用下,越靠近刀刃處,粘結(jié)層越密集且破碎。這說明刀具在經(jīng)過短暫的跑和階段后,開始進(jìn)入穩(wěn)定磨損階段,切削力、溫度趨于穩(wěn)定,表面產(chǎn)生的氧化物,對(duì)刀具起到減摩、抗熱的作用,同時(shí)切屑流過表面可以及時(shí)帶走切削熱與大塊的粘結(jié)物,粘結(jié)物堆積減少。
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]TC4鈦合金高速車削溫度與車削振動(dòng)特性的試驗(yàn)研究[J]. 邵明輝,喻秋,李順才,吳春力. 現(xiàn)代制造工程. 2019(12)
[2]TiAlN涂層高溫行為的研究進(jìn)展[J]. 宋智輝,代明江,李洪,林松盛,石倩,韋春貝,郭朝乾,蘇一凡. 電鍍與涂飾. 2019(09)
[3]涂層硬質(zhì)合金刀具高速車削300M刀具磨損機(jī)理研究[J]. 鄭光明,程祥,牛宗偉,高軍,房友飛. 制造技術(shù)與機(jī)床. 2017(10)
[4]高速切削難加工材料刀—屑界面接觸特性研究[J]. 邱新義,李鵬南,唐思文,胡立湘. 工具技術(shù). 2016(10)
[5]Ti-6Al-4V和Ti-10V-2Fe-3Al鈦合金激光輔助銑削切屑形貌研究[J]. 高延峰,肖建華. 組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù). 2016(10)
[6]高效加工技術(shù)及其在重型切削中的應(yīng)用[J]. 程耀楠,韓禹,盧真真,關(guān)睿,劉利. 工具技術(shù). 2015(10)
[7]PCBN刀具高速車削TC4鈦合金刀具磨損的研究[J]. 姜增輝,于海鷗,王文凱,李玉朋. 組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù). 2015(05)
[8]切削速度對(duì)車削TC4鈦合金硬質(zhì)合金刀具磨損的影響[J]. 韓冰,姜增輝,劉朋和. 沈陽理工大學(xué)學(xué)報(bào). 2015(01)
碩士論文
[1]高速切削鈦合金TC4的刀具磨損及演化機(jī)制研究[D]. 趙洋洋.南昌航空大學(xué) 2018
[2]TiAlN硬質(zhì)薄膜抗氧化性能研究[D]. 張勇.西華大學(xué) 2010
本文編號(hào)：3574045
【文章來源】：組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù). 2020,(09)北大核心
【文章頁數(shù)】：4 頁
【部分圖文】：
切削試驗(yàn)設(shè)計(jì)
正式切削試驗(yàn)前,先進(jìn)行試切削,切削過程中采用USB2000便攜式電子顯微鏡測(cè)量刀具后刀面磨損,以后刀面平均磨損量VB=0.3mm為刀具失效標(biāo)準(zhǔn),記錄刀具磨損量,便于正式試驗(yàn)時(shí)獲取多階段的刀具樣本。按照刀具磨損不同階段,分為初期磨損階段,穩(wěn)定磨損階段前期、中期、后期,急劇磨損階段5個(gè)小階段進(jìn)行高速切削試驗(yàn),獲得不同階段的刀具樣本,刀具各階段對(duì)應(yīng)磨損曲線如圖2所示。切削試驗(yàn)結(jié)束后采用掃描電子顯微鏡(型號(hào)QUANTA 250,SEM,EDS)檢測(cè)不同階段的涂層刀具前、后刀面磨損。
圖3所示為涂層刀具前刀面磨損形貌。圖3a中可見,在初期磨損階段,刀具表面可以觀察到明顯的顆粒與凹坑,這是涂層沉積時(shí)殘留的顆粒及表面缺陷,易使切削變得不穩(wěn)定。在靠近切削刃處,月牙洼界限開始出現(xiàn),同時(shí)表面出現(xiàn)大量的粘結(jié)層并逐漸向邊緣堆積,此時(shí)刀具主要的磨損為粘結(jié)磨損。這是因?yàn)樵谀p初期,刀具表面產(chǎn)生Al2O3、TiO2等氧化物,粘結(jié)在刀具表面上,同時(shí)由于切削不穩(wěn)定,使切屑與氧化物向刀刃處擠壓堆積,形成粘結(jié)物堆積。圖3b所示為刀具穩(wěn)定磨損階段前期的前刀面磨損形貌,可以觀察到表面仍存在殘留的球狀顆粒,刀刃處的堆疊狀粘結(jié)物只有少部分殘留,同時(shí)刀具表面的片狀粘結(jié)層開始大量出現(xiàn),在切削力沖擊的作用下,越靠近刀刃處,粘結(jié)層越密集且破碎。這說明刀具在經(jīng)過短暫的跑和階段后,開始進(jìn)入穩(wěn)定磨損階段,切削力、溫度趨于穩(wěn)定,表面產(chǎn)生的氧化物,對(duì)刀具起到減摩、抗熱的作用,同時(shí)切屑流過表面可以及時(shí)帶走切削熱與大塊的粘結(jié)物,粘結(jié)物堆積減少。
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]TC4鈦合金高速車削溫度與車削振動(dòng)特性的試驗(yàn)研究[J]. 邵明輝,喻秋,李順才,吳春力. 現(xiàn)代制造工程. 2019(12)
[2]TiAlN涂層高溫行為的研究進(jìn)展[J]. 宋智輝,代明江,李洪,林松盛,石倩,韋春貝,郭朝乾,蘇一凡. 電鍍與涂飾. 2019(09)
[3]涂層硬質(zhì)合金刀具高速車削300M刀具磨損機(jī)理研究[J]. 鄭光明,程祥,牛宗偉,高軍,房友飛. 制造技術(shù)與機(jī)床. 2017(10)
[4]高速切削難加工材料刀—屑界面接觸特性研究[J]. 邱新義,李鵬南,唐思文,胡立湘. 工具技術(shù). 2016(10)
[5]Ti-6Al-4V和Ti-10V-2Fe-3Al鈦合金激光輔助銑削切屑形貌研究[J]. 高延峰,肖建華. 組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù). 2016(10)
[6]高效加工技術(shù)及其在重型切削中的應(yīng)用[J]. 程耀楠,韓禹,盧真真,關(guān)睿,劉利. 工具技術(shù). 2015(10)
[7]PCBN刀具高速車削TC4鈦合金刀具磨損的研究[J]. 姜增輝,于海鷗,王文凱,李玉朋. 組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù). 2015(05)
[8]切削速度對(duì)車削TC4鈦合金硬質(zhì)合金刀具磨損的影響[J]. 韓冰,姜增輝,劉朋和. 沈陽理工大學(xué)學(xué)報(bào). 2015(01)
碩士論文
[1]高速切削鈦合金TC4的刀具磨損及演化機(jī)制研究[D]. 趙洋洋.南昌航空大學(xué) 2018
[2]TiAlN硬質(zhì)薄膜抗氧化性能研究[D]. 張勇.西華大學(xué) 2010
本文編號(hào)：3574045
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