超晶PVD涂层技术在刀工具上的应用.ppt

,*,PVD,涂层技术在刀具上的应用,美国超晶集团,纳狮涂层事业部,2002,年来到中国,我们利用自主专利的,SPARK,纳米涂层技术,嘉兴纳诺人工晶体有限公司,东莞瀚晶纳米材料有限公司,台州超晶人工晶体有限公司,常州超晶人工晶体有限公司,重庆超晶人工晶体有限公司,西安涂层中心（,2011,年）,成都涂层中心（,2012,年）,厦门涂层中心（,2012,年）,纳狮涂层中国服务网络,纳狮涂层厂房实景,涂层硬度计,附着力测试仪,磨耗仪,涂层膜厚仪,实验室,车削实验,疲劳试验机,盐雾箱,纳狮涂层研发中心,目 录,1.,涂层刀具及其种类,2.,刀具涂层优点,3.,刀具涂层技术及特点,4.PVD,涂层材料，特点与应用,5.,涂层技术及涂层材料发展,6.,刀具涂层前处理要求,7.,正确选择刀具涂层,8.,刀具重磨，退镀及再涂层,9.,涂层刀具加工实例,10.,超晶公司简介,1.,涂层刀具及其种类,涂层刀具,是在强度和韧性较好的,硬质合金,或,高速钢,(HSS),基体表面上，利用,气相沉积,方法涂覆一薄层耐磨性好的难熔金属或非金属化合物而获得的。,高速钢刀具，,硬质合金刀具,陶瓷刀具,涂层刀具种类：,车刀片、铣刀片、立铣刀、钻头、镗刀、铰刀、拉刀、丝锥、螺纹梳刀、滚压头、成形刀具、,齿轮滚刀,和,插齿刀,等。,PVD,涂层刀具,锯片,丝攻,刀片,立铣刀,滚齿刀,钻头,铰刀,提高刀具耐磨性，提高刀具寿命,3,5,倍以上；,减少换刀时间，提高生产效率；,提高刀具抗高温氧化性能，提高切削速度,20%,70%,；,降低刀体材料与被加材料的亲和，避免粘刀；,精加工时，避免积屑瘤，提高加工精度,0.5,1,级；,降低刀具表面摩擦系数，减小切削力；,减少或不用切削液，降低成本，减少环境污染。,2.,刀工具涂层优点,涂层刀具具有表面,硬度高、耐磨性好、耐热耐氧化、热导率低、化学性能稳定,和,摩擦因数小,等特性。,3.,刀具涂层技术及特点,1.PVD Physical Vapor Deposition,2.CVD,Chemical Vapor Deposition,PVD,VS,CVD,No.,工艺,PVD,CVD,1,名称,物理气相沉积,化学气相沉积,2,涂层种类,TiN,、,TiC,、,TiCN,、,CrN,、,TiAlN,、,CrALN,、,DLC,等多种,TiN,、,TiC,、,TiCN,、,Al2O3,等,3,显微硬度,(,Hv,),1800,4500,2100,4000,4,涂层厚度,(um),1,8,3,15,5,结合力,良好,良好,6,光洁度,可达到镜面,一般,7,处理温度（）,200,600,700,1000,8,基材影响,很小,严重,9,适和处理材料,钢、硬质合金、铜等,硬质合金、钢材,10,环境影响,绿色环保,污染环境,PVD,涂层技术,P,hysical,V,apor,D,epostion,（,物理气相沉积,）,在高真空环境中，,通过高温加热金属或,合金,蒸发成气相，或者,通,过电子、离子、光子等荷能粒子的能量把金属或化合物靶溅射出相应的原子、离子、分子（气态,），,在固体基体表面沉积成固相膜层,，,其中也可能涉及到物质的化学反应,。,等离子体 Plasma,涂层,电焊弧光,PVD,设备,PVD,工艺的比较,磁控溅射,多弧离子镀,SPARK,离化率,低,高,高,涂层种类,多,中,少,机械性能,中,高,高,表面质量,良,差,优,适用,模具,刀具,模具，刀具,PVD,涂层表面形貌对比,磁控溅射,多弧离子镀,超晶,Spark,4.PVD,涂层的性能及应用,PVD,涂层,涂层说明,颜 色,膜 厚,（,um,）,硬 度,（,HV,）,最高温度,（,C,）,摩 擦系 数,应用领域,TiN,氮化钛,金黄,2 to 3,2000,600,0.23,冲压、射出、耐磨零件、刀具、丝锥。,CrN,氮化铬,银白,1 to 10,1800,700,0.25,橡胶模具、硅胶模具、半导体封装模具。铜合加工。,TiCN,氮碳化钛,灰,1 to 3,3500,500,0.2,TiCN,表面摩擦系数低，涂层硬度高。适合重切削，,0.2mm,不锈钢板冲压成型。,TiAlN,氮化铝钛,紫黑,1 to 3,3400,800,0.35,红硬性良好，表面光洁度高，可用于高速加工。适合模具钢、,HSS,、硬质合金等多种基材。,AlTiN,高铝钛,黑紫,1 to 3,3200,900,0.4,红硬性良好，适合硬质合金刀具高速加工。,CrAlN,氮化铬铝,灰白,2 to 8,3000,1000,0.3,红硬性良好，适合高速加工，可做厚涂层。,DLC,类金刚石,黑灰,1-2,2500,300,0.1,优良的耐磨、耐腐蚀性能，摩擦系数极低，与基体结合力强。用于刀具时，通常以,TiAlN,为基体配合使用，用以加工有色金属、石墨等材料,PVD,涂层材料的发展,更耐磨,耐高温,耐冲击,单层：,TiN,，,CrN,，,TiCN,，,AlTiN,，,CrAlN,等；,2-3,层；,TiN+TiCN,TiN+AlTiN,；,TIN+AlTiN+DLC,，,TiAlN+MoS,2,等；,周期性多层：,TiN/TiCN,，,TiN/AlTiN,等，例如,Extral,Plus,是最受欢迎的涂层之一，这是一种由,AlTiN,AlTiCrN,组成的多层涂层；,超晶格结构：,AlN/TiN,；,纳米复合结构：,TiN/Si,3,N,4,，,TiAlN/Si,3,N,4,，,CrAlN/Si,3,N,4,，,TiN,/a-C,等，例如瑞士,Platit,公司,nACo,纳米复合涂层。,6.PVD,涂层在齿轮加工刀具的应用,汽车变速箱齿轮,风电增速箱齿轮,减速机齿轮,出货,取货,清洗,退镀,检验,钝化,清洗,检验,装夹,镀膜,下挂,检验,包装,入库,领刀,加工,还刀,入库,修磨,入库,PVD涂层,齿轮加工,6.,滚刀涂层流程,6.,刀具涂层前处理,钝化前,刀具制造工序的最后一道工序,磨削工序完成后，再对刀具刃口进行一次,钝化处理,，则刀刃处将会出现一细微的圆弧刃口，刃带也将变得光滑，这就消除了豁牙、锯齿和裂纹等缺陷。,各类刀具都要经过仔细的刃磨，并使加工粗糙度值达到了,Ra0.8um,，甚至是,Ra0.4um,。,钝化后,Edge preparation,较大的刀刃半径,降低应力集中 减少刀刃微崩,刃口钝化减少微崩,研磨毛刺对涂层的影响,卷边,毛刺,缺口,滚刀研磨后的毛刺现象,未做钝化的滚刀涂层后形貌,涂层剥落,涂层附着在卷边上,做钝化的滚刀涂层后形貌,1.,干,/,湿喷砂,2.,尼龙刷钝化轮,3.,立式旋转钝化,4.,滚刀钝化,刀具钝化技术,根据加工需要正确选择刀具涂层有可能是一件令人困惑和费劲的工作。每一种涂层在切削加工中都既有优势又有缺点，如果选用了不恰当的涂层，有可能导致刀具寿命低于未涂层刀具，有时甚至会引出比涂层以前更多的问题。,7.,正确选择刀具涂层,涂层的特性：,（,1,）硬度,（,2,）耐磨性,（,3,）表面润滑性,（,4,）氧化温度,（,5,）抗粘结性,加工条件：,（,1,）切削参数（速度，进给）,（,2,）被加工材料,（,3,）干,/,湿，切削液,（,4,）加工工艺（车、铣）,（,5,）机床,&,试切,涂层特性与选择,涂层,特点,加工速度,加工材料,干,/,湿,TiN,通用,80m/min,钢材,湿,TiCN,高韧性,80m/min,不锈钢,湿,CrN,低亲合性,120m/min,钢材,干,/,湿,根据刀具主要失效模式选择涂层,磨损,崩刃,积屑瘤,月牙洼,塑性变形,沟槽,耐磨涂层,耐高温涂层,低亲和性涂层,8.,刀具重磨，退镀及再涂层,硬质合金和高速钢刀具的重磨和再涂层是目前常见的工艺。尽管刀具重磨或再涂层的价格仅为新刀具制造本钱的一小部分，但却能延长刀具寿命。重磨工艺是特殊刀具或价格昂贵刀具的典型处理方法。可进行重磨或再涂层的刀具包括钻头、铣刀、,齿轮滚刀,以及成形刀具等。,刀具重磨重镀工艺：,1.,刃口重磨：砂轮，磨削量,2.,涂层退除：高速钢,OK,，,硬质合金,NG,3.,刃口处理：刃口重新钝化,4.,重新涂层,：先择合适工艺与涂层,线速度小于,80m/min,的低速加工一般选用,TiN,涂层；速度达,80-100m/min,的高速加工选用,AlTiN,或,CrAlTiN,涂层。,经过,超晶,TiN,涂层,处理的滚齿刀寿命比别家涂层提高了,10%,，且磨损量从,0.3mm,降到,0.2mm,，减少了每次修磨量，使修磨次数从原来的,18,次左右增加到,25,次左右，从而使齿轮加工的单位成本大幅下降,产品参数,刀具参数,切削参数,CG125,正时齿轮（,M1.5 Z22 20 28,左旋）,材料：,40Cr,（硬度：,HRC1418,）,规 格：,120*65*32 N1 Z12,材料：,M35,涂层：,TiN,主轴转速：,330rpm,（,V,切,=67.35m/min,）,走刀量：,1.9,窜刀量,0.12mm/3,件,切削量：一刀切,装夹件数：,3,件,切削液：,32#,机械油,刀具磨损量：,0.20mm,9.,涂层滚刀加工案例,TiN,涂层滚刀,切削工艺：,滚刀：三凌 粉末高速钢 机床：高速干滚机,kashifuji,加工参数：转速,725r/min,刀具规格：,80*140,线速度：,137m/min,进给量：,2.5mm,切削液：无,AlTiN,涂层滚刀,9.,涂层滚刀加工案例,9.,涂层滚刀加工案例,切削条件：,滚刀材质：粉末高速钢 滚刀规格：,70 x 120,涂层材料：,CrAlTiN,工件材料：,20CrMoTi,主轴转速：,500rpm,线速度：,105m/min,切削液：机械油,CrAlTiN,涂层,TiN,涂层滚刀寿命是无涂层的,8-10,倍，切削速度可提高,30%,，进给提高,10%,。例如：插齿生产,70,个齿的汽车内啮合齿轮，有,TiN,涂层的插齿刀每刃磨一次可以生产,300,件，磨损量,0.25mm,；无涂层的插齿刀每刃磨一次生产,75,件，磨损量,0.92mm,。,TiN,插齿加工实例,10.,超晶集团简介,东莞,平湖,台州,常州,重庆,目前超晶集团已有,东莞、平湖、台州、重庆、常州,五个涂层中心，随着中国汽车工业、机械、机床、精密五金、模具工业，以及,电子,等行业飞速发展，我们还将在华南、华东、华北以及西南等地建立新的涂层中心，为更广大的客户服务。,超晶涂层技术,无“液滴”,Spark,技术,复合涂层技术,东莞瀚晶,纳米材料有限公司,地址：广东省东莞市大朗镇洋乌村平岭头工业园,邮编：,523789,电话：,0769-8312 9111,传真：,0769-8112 9112,纳诺,人工晶体（平湖）有限公司（总部）,地址：浙江省嘉兴市平湖市经济开发区兴平二路,1661,号,邮编：,314200,电话：,0573-8507 1366,传真：,0573-8507 1367,台州超晶,人工晶体有限公司,地址：浙江省温岭市城西路工业区九龙大道南侧,邮编：,317500,电话：,0576-8697 2756,传真：,0576-8697 2757,常州超晶,人工晶体有限公司,地址：江苏省常州市新北区西夏墅岳山路,9,号,邮编：,213135,电话：,0519-8344 5171,传真：,0519-8344 5170,重庆超晶,人工晶体有限公司,地址：重庆市渝北区空港工业园区,52,号,邮编：,401120,电话：,023,-8638 6339,传真：,023,-6718 9597,联系方式,