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激光微织构WC-Co涂层刀具的性能研究

发布时间:2018-10-26 21:40
【摘要】:为了提高刀具的综合使用性能,常常需要对刀具进行表面处理。目前,各种涂层技术在刀具表面已经得到广泛的应用,而且催生出一系列高端刀具产品。激光微织构技术因其独特的优势,近年来一些国内外学者,开始在刀具表面开展相关开拓性、探索性研究工作,并取得一些令人鼓舞的初步成果。激光微织构技术和表面涂层在刀具表面同时应用的方式,以及带来的集成增益效果,则令人充满好奇和期待。为此,本文尝试将激光微织构技术与表面涂层沉积技术相结合,通过模拟仿真和实验研究方法,来考察、验证激光织构技术集成表面涂层技术,对刀具切削性能的影响与效果。本文主要内容研究内容如下。(1)在金属切削理论的基础上,利用ABAQUS仿真软件建立二维切削仿真模型,考察了在相同切削工况下,两种不同织构形貌涂层刀具的切削力、切削温度等切削性能。从仿真结果可知:毛化织构涂层刀具的应力集中和温度集中现象突出,主要集中在毛化形貌凸起区域,其他区域的应力和温度分布比凹腔织构的更均匀。(2)系统开展了硬质合金材料表面的激光毛化工艺实验研究,获得单脉冲能量和脉冲次数对毛化形貌尺寸的影响规律。在此基础上,制备微织构刀具试样;利用磁控溅射设备,在刀具表面沉积TiAlN涂层,并用电子显微镜、硬度仪和X-射线测量涂层相关性能。结果显示:微织构形貌对涂层的硬度几乎没有影响,但能减小基材表面的残余应力。(3)利用上述工艺试验结果参数,制备凹腔织构涂层刀具和毛化织构涂层刀具,并将两种织构涂层刀具与未织构涂层刀具试样,进行了系统切削性能对比实验。实验结果表明:在不同切削速度下,两种织构涂层刀具的切削力、切削温度以及切屑卷曲性能都优于未织构涂层刀具;在相同切削速度下,微织构形貌对刀具的切削性能影响比较小,但都比未织构涂层刀的切削性能优越。
[Abstract]:In order to improve the comprehensive performance of cutting tools, surface treatment is often needed. At present, a variety of coating technology has been widely used on the surface of cutting tools, and a series of high-end cutting tools products have emerged. Due to its unique advantages, some scholars at home and abroad have begun to carry out pioneering and exploratory research on the surface of cutting tools in recent years, and some encouraging preliminary results have been obtained. The application of laser microtexture technology and surface coating on the surface of cutting tools and the integrated gain effect are very curious and expectant. Therefore, this paper attempts to combine the laser microtexture technology with the surface coating deposition technology, through the simulation and experimental research methods, to investigate, verify the laser texture technology integrated surface coating technology, the influence and effect of laser texture technology on the cutting performance of the cutting tool. The main contents of this paper are as follows: (1) on the basis of metal cutting theory, a two-dimensional cutting simulation model is established by using ABAQUS software, and the cutting forces of two kinds of coated tools with different textures are investigated under the same cutting conditions. Cutting temperature and other cutting performance. The simulation results show that the stress concentration and temperature concentration of textured coated cutting tools are prominent, which mainly focus on the protruding region of the textured surface. The distribution of stress and temperature in other regions is more uniform than that in concave cavity. (2) the experimental study of laser texturing process on cemented carbide surface has been carried out, and the influence of single pulse energy and pulse number on the size of textured morphology has been obtained. On this basis, the microtexture cutting tool samples were prepared, and the TiAlN coating was deposited on the tool surface by magnetron sputtering equipment, and the related properties of the coating were measured by electron microscope, hardness tester and X-ray. The results show that the microtexture morphology has little effect on the hardness of the coating, but it can reduce the residual stress on the substrate surface. (3) the concave texture coated tool and the woolen texture coating tool are prepared by using the parameters of the experimental results. Two kinds of textured coated tools and untextured coated tool samples were tested and compared with each other. The experimental results show that the cutting force, cutting temperature and chip crimping performance of the two textured coated tools are better than those of the untextured coated tools at different cutting speeds. At the same cutting speed, the microtexture morphology has little effect on the cutting performance of the tool, but it is superior to that of the untextured coated cutter.
【学位授予单位】:江苏大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TG711;TG665

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本文编号:2297015

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