提升刀具性能,最基础的研发方向指向提升刀具材料。其中,这涉及到基体及涂层两个方面。
硬质合金基体,有一个基本特性,即韧性越高,则耐磨性越低;反之,亦然。因此,当进行断续切削时,如铣削、非连续车削时,可选择韧性高的基体;当进行连续精车时,则需选择耐磨性高的基体。
而超细晶粒牌号的开发,打破了基体的常规规律。超细晶粒牌号,兼具高耐磨性及高韧性。这就为实现刀片及刀具的通用性打开了一个通道。伊斯卡推出的 IC07,IC08超细晶粒硬质合金基体,即为通用型硬质合金基体的典范。兼具高的耐磨性及高的韧性。特别是涂层处理后的IC908,凭借基体与涂层的完 美结合,可通用于钢、淬硬钢、不锈钢、高温合金、铸铁的钻削、切槽切断、铣削。IC908面市多年,因其在加工中的出色表现,深得众多用户的信赖。
这些年来,涂层技术也取得了长足的发展,而伊斯卡在涂层技术上也颇有可圈可点之处。
(1)中温化学气相涂层(MT-CVD)
采 用中温化学气相涂层(MT-CVD,沉积温度700~900℃)所制取的Ti(C,N),与采用高温化学气相涂层(HT-CVD,沉积温度 900~1100℃)所制取的Ti(C,N)相比,前者的涂层组织结构致密,厚度可达10μm以上,并呈柱状结晶,且涂层后,刀具表面残损的应力也更小。 这种硬质合金涂层处理具有更高的抗磨损性能,抗热振性能和较高的韧性。当应用于恶劣条件下的高速重切削,干切削加工中,刀具寿命有显著提高。
(2)硬质合金α-Al2O3涂层技术
沉 积Al2O3涂层时,随着沉积温度的不同,Al2O3会呈现不同的结晶相,如:γ、δ、α、κ- Al2O3,其中,只有α- Al2O3是热力学稳定结构。因工艺条件的变化,往往得到α相、κ相Al2O3的混合物,这降低了涂层的性能。而伊斯卡现已能通过严格控制工艺参数,得到 纯正的α-Al2O3,并控制其晶体生长方向,呈柱形组织。并将此技术命名为α-TEC。
(3)采用复合涂层(DO-TEC)
该 技术为基于中温化学气相涂层(MTCVD)表面,进行PVD涂层。伊斯卡的DT7150牌号采用了此技术,TiCN为底层,Al2O3为中间层,TiN为 过渡层,均采用中温化学气相涂层技术,TiAlN为顶层,采用PVD涂层技术。此牌号在灰铸铁、球墨铸铁的中-高速铣削加工中,表现出色。
(4)采用TiAlN(PVD)涂层或AlTiN(PVD)涂层
TiAlN呈紫黑色,硬度为35GPa,摩擦系数为 0.4~0.6,最高使用温度为800℃,可用于加工难加工材料的干切削、硬切削。
而AlTiN呈黑色,硬度为38GPa,摩擦系数为0.5~0.7,最高使用温度为900℃。性能优于TiAlN涂层。
(5)采用束魔涂层技术(SUMO-TEC)
束 魔技术应用于化学涂层时,通过特别的过程控制,有效降低了CVD涂层表面的应力,减少了热裂纹,进而延长了刀具寿命。如IC8150, 超硬基体表面的富钴层上,采用中温化学气相涂层(MTCVD)技术,在TiCN底层上,涂覆厚的Al2O3涂层作为中间层,TiN作为顶层。TiCN可改 善刀具耐磨性以防止崩刃,Al2O3则具有优异的耐高温、抗氧化性,TiN具有高硬度、耐磨损性。通过对刀片前刀面涂层后处理,引发表面压应力,有助于抑 制裂纹的产生。涂层表面也更光滑,与切屑的摩擦减少,切削热降低。
束魔技术应用于物理涂层时,通过处理沉积在刀片涂层表面的液滴,形成光滑的涂层表面,使得刀具寿命更延长。
总之,束魔涂层技术,可使得涂层表面更光滑,刀片涂层表面应力更低。这一切,使得切削区域温度更低,抗崩刃性及抗积屑瘤性更佳,结合相适的硬质合金基体,在加工绝大多数被加工材料时均能获得更可靠持久的刀具寿命。
伊斯卡的研发方向,始终都是直指“快速金属切削”。无论是FMR(快速金属切削),还是3P(高性能,高生产率,高收益),都追求高的金属去除率。通过对刀具材料的基础研究,伊斯卡全面提升了各种规格刀片的切削性能。而这,也最终会给用户带来高的收益。