在相对较软的刀具基体上涂覆一层或多层硬度高、耐磨性好的金属或非金属化合物薄膜(如TiAlN、TiC、TiN、Al2O3等)而形成的涂层刀具,是切削刀具发展的一次革命。涂层刀具与未涂层刀具相比,具有明显的优越性:显着降低摩擦系数,改善刀具表面的摩擦学性能和排屑能力;显着提高耐磨性和抗冲击韧性,改善刀具的切削性能,提高加工效率和刀具寿命;提高刀具表面抗氧化性能,使刀具可以承受更高的切削热,有利于提高切削速度及加工效率,并扩大了干切削的应用范围。在先进制造业中,80%以上的硬质合金刀具及高性能高速钢刀具都采用了表面涂层技术,而CNC机床上所用的切削刀具90%以上是涂层刀具。
材料是制造高寿命工具的基础,在实际生产中,经常碰到各种形式的材料缺陷,现展示给同仁,期望大家重视原材料,以下分16个实例说明。
1. 原材料疏松
钢材经酸蚀试验,发现试样表面部分区域组织不致密,出现一些肉眼可见的空隙,这些空隙呈现腐蚀程度较其他部分颜色深浅不规则的暗黑小点,称为疏松。如疏松集中于试样的中心部分,称为中心疏松;如果疏松较均匀地分布于试样的表面,称为一般疏松。GB/T9943—2008《高速工具钢》和GB/T1299—2014《工模具钢》都对钢材疏松有明确的规定,但常有超标供货。
疏松对钢材强度有很大影响,主要危害表现如下:
(1)疏松使钢材的强度显著降低,在锻造等热加工过程中易开裂,热处理时也极易在疏松处形成裂纹。
(2)由于材料存在疏松,制成的工具极易造成磨损及表面不光洁。
正因为疏松对钢材的性能有一定的影响,所以工具用钢对允许的疏松级别有严格的要求。图1、图2为φ90mm W18Cr4V(以下简称W18)钢原材料及锻造疏松、疏松致裂形态(1:1HCl水溶液热浸蚀),图3为W18Cr4V钢制槽铣刀因疏松严重热处理致裂的图片(1:1HCl水溶液热浸蚀)。