[发明专利]用于加工铸铁的涂层刀片

说明书

技术领域

本发明涉及一种涂层刀片，尤其涉及一种用于加工铸铁的涂层刀片。

背景技术

目前，在硬质合金涂层刀具的加工过程中，存在两种失效制度：磨损和破损。刀具磨损主要包括磨蚀磨损、粘结磨损、扩散磨损和氧化磨损。在不同的切削条件下，加工不同材料的工件时，其磨损的主要原因可能是其中的一种或两种，总的来说切削温度较低时以磨蚀磨损为主，切削温度较高时以扩散磨损、氧化磨损为主。刀具破损主要是塑性变形破损和脆性破损(崩刃、碎裂、剥落、裂纹破损)。硬质合金刀具硬度高、脆性大，是粉末烧结体，组织可能不均匀和存在缺陷，在切削加工过程中，特别是在断续切削条件下，或因为加工材料的不均匀性导致切削加工带有断续切削的性质时，受到机械和热冲击容易产生脆性破损。试验表明刀具早期破损，受热应力影响小，主要是受机械冲击作用所致；刀具后期疲劳破损主要是在机械和热冲击作用下刀具内裂纹失稳扩散所致。在高速高效切削加工或加工耐高温材料时可以达到很高的切削温度，过高的温度会降低刀具材料的屈服强度，在切削力的作用下导致塑性变形而丧失切削能力。为了适应高速高效加工、非连续加工和恶劣条件加工的要求，刀具需要更高的韧性和高温强度。

涂层刀具的性能来源涂层和刀具基体性能的统一。切削性能好、通用性好的涂层刀片的关键在于：(1)基体具有足够的韧性、良好的抗高温塑性变形能力和抗裂纹扩散能力，具有功能梯度的基体可以有效改善刀具的强韧度和高温性能，提高刀具的抗破损能力，降低塑性变形破损或崩刃、碎裂、裂纹等破损，CN93102964.3、CN96100514.9、CN97197651.1、CN200410031709.4、CN200610074616.9、CN200610094155.1公开了粘结相含量梯度变化的硬质合金基体及其制备方法；(2)涂层具有优良的抗磨蚀磨损、粘结磨损、扩散磨损、氧化磨损的能力。在刀具表面涂覆高硬度的涂层(如TiN、TiC、TiCN、CrN等)，可减轻刀具的磨蚀磨损、粘结磨损和扩散磨损，增加刀具的耐用度；而在刀具表面涂覆高硬度的Al₂O₃涂层，可以有效避免氧化磨损。采用CVD方法在切削刀具上沉积钛的氮化物、碳化物、碳氮化物以及氧化铝，这在工业生产上有超过30年的历史。如US4490191、US3736107、EP0408535、EP0738336、CN93121032.1和CN94119184.2公开了氧化物涂层刀具方法以及各种提高氧化物涂层附着性能的预处理方法。JP7075903、SE511089、WO0052225公开了MTCVD-TiC或TiCN涂层的制备方法、显微结构、性能以及MTCVD-TiC或TiCN涂层在立方氮化硼刀具、硬质合金刀具、多层涂层刀具中的应用。现在CVD涂层刀具涂层普遍采用MTCVD-TiCN涂层和Al₂O₃涂层外层设计，典型涂层结构为TiN(外层)+Al₂O₃(中层)+TiCN(内层)的多层式结构，并且该结构正在从涂层工艺上和涂膜的厚度上得到进一步改善。