刀具探秘与检测技术革新：一六仪器引领涂层与合金刀具分析

2024-12-18 09:40

刀具是什么？

先进的加工设备与高性能的数控刀具相配合，才能充分发挥其应有的效能，取得良好的经济效益。随着刀具材料迅速发展，各种新型刀具材料，其物理、力学性能和切削加工性能都有了很大的提高，应用范围也不断扩大。

刀具材料的选择对刀具寿命、加工效率、加工质量和加工成本等的影响很大。刀具切削时要承受高压、高温、摩擦、冲击和振动等作用。因此，刀具材料应具备如下一些基本性能:

(1)硬度和耐磨性

(2)强度和韧性

(3)耐热性

(4)工艺性能和经济性

涂层刀具

涂层刀具具有表面硬度高、耐磨性好、化学性能稳定、耐热耐氧化、摩擦系数小和热导率低等特性，切削时可比未涂层刀具寿命提高3~5倍以上，提高切削速度20%~70%，提高加工精度0.5~1级，降低刀具消耗费用20%~50%。

涂层刀具已成为现代切削刀具的标志，在刀具中的使用比例已超过50%。切削加工中使用的各种刀具，包括车刀、镗刀、钻头、铰刀、拉刀、丝锥、螺纹梳刀、滚压头、铣刀、成形刀具、齿轮滚刀和插齿刀等都可采用涂层工艺来提高它们的使用性能。

合金刀具

硬质合金是以高硬度难熔金属的碳化物（WC、TiC)微米级粉末为主要成分，以钴（Co）或镍（Ni）、钼（Mo）为粘结剂，在真空炉或氢气还原炉中烧结而成的粉末冶金制品。

-涂层方法-

目前刀具行业的生产上常用的涂层方法有两种：物理气相沉积（PVD) 法和化学气相沉积（CVD) 法。前者沉积温度为500℃，涂层厚度为2~5μm；后者的沉积温度为900℃~1100℃，涂层厚度可达5~10μm，并且设备简单，涂层均匀。

因PVD法未超过高速钢本身的回火温度，故高速钢刀具一般采用PVD法，硬质合金大多采用CVD法。

什么是CVD？

CVD技术主要用于硬质合金车削类刀具的表面涂层，其涂层刀具适合于中型、重型切削的高速粗加工及半精加工。

CVD法设备简单，工艺成熟，还有以下优点：

1.沉积物种类多，能涂金属、合金、碳化物、氮化物、硼化物、氧化物、碳氮化物、氧氮化物氢碳氮化物等。

2.有高度的渗透性和均匀性，可获得不同组织的多层涂层，涂层厚薄均匀。

3.沉积速率高，而且容易控制。

4.涂层纯度高，晶粒细而致密。

5.黏附力较强，可获得较厚的涂层。

6.工艺成本低，适合大量生产

什么是PVD？

PVD技术主要应用于整体硬质合金刀具和高速工具钢刀具的表面处理，已普遍应用于硬质合金钻头、铣刀、铰刀、丝锥、异形刀具、焊接刀具等的涂层处理。

PVD法有以下优点：

1.涂层温度低于高速工具钢回火温度，故不会损害高速工具钢刀具的硬度和尺寸精度，涂层后不再需要热处理。

2.涂层有效厚度只有几微米，故可保证刀具原有的精度，适于涂覆高精度刀具。

3.涂层的纯度高，致密性好，涂层和基体的结合牢固，涂层性能不受基体材质影响。

4.涂层均匀，切削刃和圆弧处无增厚或倒圆现象，故复杂刀具也能获得均匀涂层。

5.不会产生脱碳相，也无CVD法因氯的浸蚀和氢脆变形所引起的涂层易脆裂的情况，涂层刀片强度较高。

6.工作过程干净，无污染，无公害。

一六仪器的优势

一六仪器采用自研的全自动光谱仪搭配多元迭代EFP核心算法，对五金类模具、数控刀具、线路板以及高精密电子元器件的表面成分分析和厚度检测有绝对优势。