PVD涂层刀具铣削GH4169高温合金薄壁件性能对比

为解决高温合金薄壁件加工时颤振大和磨损大的问题,研究了不同成分体系涂层对铣削刀具的影响。采用电弧离子镀的方法在硬质合金刀具表面沉积了AlTiN/TiAlN、AlCrN/TiAlN和Ti SiN/TiAlN 3种双层涂层。采用扫描电子显微镜、纳米压痕仪与微米划痕仪表征了3种涂层的表面形貌与力学性能,在高性能铣床进行了涂层刀具的铣削试验,采集了刀具后刀面磨损照片与对应切削力,分析了不同涂层在铣削时的性能表现。研究表明,TiSiN/TiAlN涂层具有最高的硬度与耐磨因子,在铣削24 m后,后刀面磨损最小,但涂层表层易与高温合金发生黏结;AlCrN/Ti AlN涂层硬度与耐磨因子稍低,铣削24 m后,刀具接近失效,但与高温合金黏结并不严重;AlTiN/TiAlN涂层硬度与耐磨因子最小,铣削后磨损最严重,铣削12 m时刀具已经失效,但涂层与高温合金黏结最为轻微。因此,使用硬度与耐磨因子较大的涂层能够有效减小刀具铣削高温合金时的磨损,进而提高刀具寿命。

基于ANSYS圆体成形车刀静力及模态分析

基于有限元仿真平台,在不同载荷状况下,对所设计的圆体成形车刀分析其最大变形和最大应力的分布,进而判定刀具强度是否足够;在不同约束条件下,分析圆体刀固有频率和振型变化状况,为评价刀具动态特性提供理论依据。通过稳态结构分析可知,该圆体刀在最大载荷作用时变形量和应力分布都较小,满足强度要求;模态分析可知该刀具的固有频率很高,而外加冲击频率低于该固有频率,表明刀具刚性好,不易产生共振,该圆体成形车刀动态特性满足加工要求。

高温合金刀具AlTiN涂层结构研究

随着我国航空航天行业的迅速发展,以镍基合金为代表的高温合金加工制造增多。高温合金具有优异的高温强度,良好的抗氧化和抗热腐蚀性能,良好的疲劳性能、断裂韧性等综合性能,在切削加工中存在切削温度高、导热性差、加工硬化等特性,因此,要实现高效、高质量的加工,必须重视刀具寿命。刀具寿命与刀具涂层有密切关系,本文通过研究刀具涂层性能来改善刀具寿命。采用电弧离子镀法进行涂层,通过研究不同偏压和沉积温度,在钨钢(硬质合金)基体上完成AlTiN涂层的制备;用扫描电子显微镜(SEM)及能谱仪(EDS)观察涂层的表面和截面形貌,并分析涂层的成分,用X衍射仪(XRD)分析涂层的物相结构,用纳米硬度计测量涂层的纳米硬度H、杨氏模量E和抗塑性变形因子H^(3)/E^(2),利用微米划痕仪分析涂层与基体的结合力;对所制备的不同涂层刀具进行GH4169高温合金切削加工试验,通过涂层刀具后刀面磨损值VB判断涂层切削性能。