TiN、TiAIN涂层刀具的切削性能对比研究
发布时间：2017-04-11 03:08
本文关键词：TiN、TiAIN涂层刀具的切削性能对比研究，，由笔耕文化传播整理发布。
【摘要】：传统的切削加工主要以湿式切削为主,切削过程中加入润滑物质(油脂、水或其他有机溶液),润滑物质主要起降低摩擦系数和加快冷却速度,以降低切削力和切削温度,保证切削顺利进行。切削采用的刀具主要是高速钢和硬质合金刀具,切削效率和切削质量较低,刀具的使用寿命也较低,因此制造业对切削加工刀具提出了更高的要求。涂层刀具的发明对传统切削加工技术是一次关键性的变革,从此改变了传统湿式切削加工技术,涂层刀具的出现带来了干式切削加工技术,同时也提高了切削精度,提高了切削效率。为了更好的指导刀具在切削加工领域中的应用,提高刀具的使用效率,本文主要研究内容：(1)采用304不锈钢球与TiN. TiA1N涂层进行了摩擦磨损试验,测量其摩擦系数,观察其磨损形态。(2)采用电弧离子镀技术在YT15、YG6硬质刀具上制备T(?)N、TiA1N涂层。(3)采用YT15硬质合金刀具、YT15-TiN和YT15-TiA1N涂层刀具对不同硬度的40Cr钢进行了切削试验,测量其切削力和切削温度。(4)采用YG6硬质合金刀具、YG6-TiN和YG6-T1AIN涂层刀具对304不锈钢进行了切削试验,测量其切削力。(5)分析刀具的磨损形态及磨损情况。通过以上研究表明： (1)在摩擦参数不变的情况下,随着摩擦距离的不断增加,摩擦系数先减小后增大。 (2)在摩擦参数不变的情况下,随着载荷的不断增加,摩擦系数先快速增加,后来缓慢增加。 (3)摩擦磨损类型主要有：粘着磨损、磨粒磨损和疲劳剥落磨损。 (4)YT15硬质合金刀具的最佳切削速度为96m/min, YT15-TiN涂层刀具的最佳切削速度为114m/min。YT15硬质合金刀具经过涂覆TiN涂层后,提高了其切削速度,同时也提高了使用寿命。 (5) TiA1N涂层刀具更适合在比较苛刻的条件(高温、高速及难加工材料)下进行切削加工。 (6) TiA1N涂层刀具在切削过程中会发生氧化现象,生成的A1203膜具有降低切削力的作用,有效的保护基体材料被快速磨损。因此TiA1N涂层有效的提高了刀具的使用寿命。 (7) YG6-TiN涂层刀具可以提高YG6硬质合金的切削速度,同时也提高了切削加工效率。 (8)在切削过程中,TiA1N涂层比TiN涂层对刀具的切削效率和使用寿命提高得更加明显。
【关键词】：摩擦磨损 TiN、TiAlN涂层刀具 40Cr钢 304不锈钢 切削力 切削温度
【学位授予单位】：西南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TG711;TG501
【目录】：
- 摘要5-7
- ABSTRACT7-9
- 第一章 绪论9-19
- 1.1 引言9-10
- 1.2 涂层刀具研究10-14
- 1.2.1 涂层刀具的种类10-11
- 1.2.2 涂层刀具的特点11
- 1.2.3 涂层刀具的制备方法11-12
- 1.2.4 常用涂层及性能12-13
- 1.2.5 涂层刀具的应用及磨损机理13-14
- 1.3 TiN、TiAlN涂层研究现状14-18
- 1.3.1 TiN、TiAlN涂层的制备方法16-17
- 1.3.2 TiN、TiAlN涂层的应用17-18
- 1.4 本课题研究的目的和主要内容18-19
- 1.4.1 研究目的18
- 1.4.2 研究内容18-19
- 第二章 试验材料、设备及试验方法19-27
- 2.1 涂层刀具的制备工艺19-21
- 2.2 涂层刀具的性能测试方法21-25
- 2.2.1 维氏硬度的测量21-22
- 2.2.2 涂层厚度测量22-23
- 2.2.3 切削力检测23-24
- 2.2.4 切削温度检测24
- 2.2.5 摩擦磨损试验机24
- 2.2.6 YT15、TiN和TiAlN涂层刀具样品24-25
- 2.3 研究方案25-27
- 第三章 TiN、TiAlN涂层材料的摩擦磨损特性研究27-39
- 3.1 摩擦磨损试验方法27
- 3.2 TiN涂层材料的摩擦磨损特性研究27-31
- 3.2.1 摩擦距离对TiN涂层摩擦磨损特性的影响27-29
- 3.2.2 载荷对TiN涂层的摩擦磨损特性的影响29-31
- 3.3 TiAlN涂层材料的摩擦磨损特性研究31-34
- 3.3.1 摩擦距离对TiAlN涂层摩擦磨损特性的影响31-32
- 3.3.2 载荷对TiAlN涂层的摩擦磨损特性的影响32-34
- 3.4 磨痕扫描电镜观察及EDS分析34-39
- 3.4.1 TiN涂层磨损表面分析34-36
- 3.4.2 TiAlN涂层磨损表面及EDS分析36-39
- 第四章 TiN、TiAlN涂层刀具对40Cr的切削性能研究39-55
- 4.1 40Cr热处理39-42
- 4.1.1 热处理工艺参数计算39-42
- 4.2 切削工艺参数42
- 4.3 TiN涂层刀具的切削性能42-46
- 4.3.1 YT15刀具与YT15-TiN涂层刀具切削低硬度40Cr钢42-44
- 4.3.2 YT15刀具与YT15-TiN涂层刀具切削中硬度40Cr钢44-46
- 4.4 TiAlN涂层刀具切削性能46-51
- 4.4.1 YT15刀具与YT15-TiAlN涂层刀具切削低硬度40Cr钢46-48
- 4.4.2 YT15刀具与YT15-TiAlN涂层刀具切削中硬度40Cr钢48-50
- 4.4.3 YT15刀具与YT15-TiAlN涂层刀具切削高硬度40Cr钢50-51
- 4.5 刀具表面观察与分析51-55
- 第五章 TiN、TiAlN涂层刀具对304不锈钢的切削性能研究55-63
- 5.1 YG6、YG6-TiN刀具切削304不锈钢55-58
- 5.1.1 切削速度对YG6、YG6-TiN刀具切削304不锈钢切削力的影响55-56
- 5.1.2 进给量对YG6、YG6-TiN刀具切削304不锈钢切削力的影响56-57
- 5.1.3 背吃刀量对YG6、YG6-TiN刀具切削304不锈钢切削力的影响57-58
- 5.2 YG6、YG6-TiAlN刀具切削304不锈钢58-60
- 5.2.1 切削速度对YG6、YG6-TiAlN刀具切削304不锈钢切削力的影响58-59
- 5.2.2 进给量对YG6、YG6-TiAlN刀具切削304不锈钢切削力的影响59
- 5.2.3 背吃刀量对YG6、YG6-TiAlN刀具切削304不锈钢切削力的影响59-60
- 5.3 刀具表面观察与分析60-63
- 第六章 结论63-65
- 参考文献65-71
- 致谢71-73
- 硕士期间发表的论文73
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 卢林;马壮;王富耻;柳彦博;;等离子喷涂纳米和微米Al_2O_3-TiO_2涂层摩擦磨损性能研究[J];北京理工大学学报;2010年07期
2 莫继良;任元;朱e
本文编号：298158
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