刀具涂层(涂层刀具的涂层方法)

难怪你的铣刀不耐用，让我们来看看刀具涂层的功能和性能优化

金属切削必须满足提高生产率和加工速度的要求。加工过程中的摩擦、工件和铣刀的磨损是生产率下降的主要原因。根据德国摩擦学会的报告，在工业化国家，仅摩擦磨损造成的损失每年就占社会产值的5%。

涂层可以提高刀具的摩擦磨损性能，因此在切削中是必要的。多年来，表面处理技术提供商一直在开发定制的涂层解决方案，以提高工具的耐磨性、加工效率和使用寿命。独特挑战

刀具磨损的来源

在切削过程中，刀具与工件材料的接触区域会有一定的磨损机制。例如，切屑与切削表面之间的粘结磨损，工件材料中的硬点引起的刀具磨损，摩擦化学反应(机械作用和高温引起的材料化学反应)引起的磨损。因为这些摩擦应力会降低切削力，缩短刀具的使用寿命，所以主要影响刀具的加工效率。

表面涂层可以减少摩擦的影响。同时，工具基材可以支撑涂层并吸收机械应力。摩擦系统性能的提高不仅可以提高生产率，还可以节省材料，降低能耗。

如何通过涂层降低加工成本

刀具寿命是生产周期中一个重要的成本因素。其中，刀具寿命可以理解为一台机床在需要维修之前能够持续加工的时间长度。刀具寿命越长，生产中断造成的成本越低，机床维护工作量越少。

即使在切削温度较高的情况下，涂层的使用也可以延长刀具的使用寿命，从而大大降低加工成本。此外，涂层还可以减少对润滑剂的需求。这不仅降低了材料成本，而且有助于保护环境。

预涂层和后涂层处理对生产率的影响

在现代切削加工中，刀具必须承受高压（> 2GPa），高温和持续的热应力。在涂覆刀具之前和涂层之后，必须对其进行相应的处理。

涂装前，可采用各种预处理方法为后续涂装工艺做准备，同时显著提高涂层附着力。通过与涂层的相互作用，可以提高刀具切削刃的切削速度和进给速度，延长刀具的使用寿命。

涂层的后处理在优化刀具方面也起着决定性的作用，尤其是防止可能导致过早磨损的切屑堆积瘤的形成。

涂层注意事项和选择

对涂层性能的要求可能完全不同。在切削过程中切削刃温度非常高的加工条件下，涂层的耐热性变得极其重要。通过纳米结构层的设计，预计现代涂层材料还应具有以下特点：微韧性(塑性)、优异的高温性能、抗氧化性和高硬度。

对于高效的刀具，最佳的涂层附着力和残余应力的合理分布是两个决定性因素。首先，应该考虑基材和涂层材料之间的相互作用。其次，涂层材料和加工材料之间的亲和力应该尽可能小。通过采用合适的工具几何形状和抛光涂层，涂层和工件之间结合的可能性可以大大降低。

除了涂层材料的化学成分外，涂层结构的改变也会显著改变涂层的性能。不同的工具性能取决于涂层微结构中各种元素的分布。