切削刀具的基底、涂層和刀刃的準(zhǔn)備,在高效加工中起著關(guān)鍵的作用,經(jīng)常關(guān)乎金屬切削工序的成敗。這些因素,加上嵌入的斷屑器和刀尖,決定著切削刀具對于一個(gè)特定的工件或特定的用途的適應(yīng)性。
這些參數(shù)的組合,可以保證刀具的加工壽命長,經(jīng)濟(jì)性好。當(dāng)設(shè)計(jì)刀片來滿足要求越來越高的加工應(yīng)用時(shí),為應(yīng)付工件的新挑戰(zhàn)而最新開發(fā)的基底材料,含有鎢,這是切削刀具制造商的目標(biāo)研究和開發(fā)的基底、涂層和制備品。
碳化鎢硬質(zhì)合金刀具的硬度和韌性可以應(yīng)付范圍廣闊的切削參數(shù),切削刀具制造商,可以通過在1到5微米的范圍內(nèi)改變鎢顆粒的尺寸,制造出基底材料。
用較細(xì)的顆粒(亞微細(xì)粒),刀具更耐磨。相反,較大尺寸的顆粒,使刀具韌性較高。細(xì)顆粒的基底材料主要用于切削航空、航天工業(yè)材料,諸如鈦、鉻鎳鐵耐熱蝕合金(因康鎳合金)和高溫合金的刀片。
刀具制造商除了改變這些刀具的粒度以外,還可以任意改變基底材料中鈷的含量。鈷被用作一種粘結(jié)劑——保持碳化鎢顆粒粘結(jié)在一起的粘結(jié)劑。把鈷的含量,從通常的6%提高到12%,可以提高韌性,能使刀具制造商調(diào)整刀具的成分,滿足任何應(yīng)用的要求,無論它需要韌性或耐磨性。
刀具制造商也能通過在刀具表面加上一層濃縮的鈷層,或通過選擇性地把其它種類的合金元素,諸如碳化鈦(TiC)、碳化鉭(TaC)、碳化釩(VC)和碳化鈮(NbC),加到碳化鎢的合成物中,來提高基底材料的性能。濃縮的鈷層大大提高了刀刃的強(qiáng)度,改善了粗切和斷續(xù)切削的性能。車間在選擇基底材料來匹配工件材料和加工要求時(shí),應(yīng)該注意,基底材料的5種其它特性——斷裂韌度、橫向斷裂強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、硬度和抗熱沖擊阻力,也很重要。
切削刀具生產(chǎn)商Iscar MetalsInc.聲稱,近年來涂層的開發(fā),由于化學(xué)氣相沉積涂層刀具昂貴,已經(jīng)導(dǎo)致物理氣相沉積涂層刀具需求的增長?;瘜W(xué)氣相沉積涂層的厚度范圍在5 到15微米之間變化,而物理氣相沉積涂層的厚度范圍從2到6微米?;瘜W(xué)氣相沉積當(dāng)加到基底材料的頂部時(shí),產(chǎn)生拉伸應(yīng)力,而物理氣相沉積涂層在基底上增加壓縮應(yīng)力。Iscar說,拉伸應(yīng)力與壓縮應(yīng)力之間的差別,在連續(xù)切削與斷續(xù)切削中,影響刀刃的性能。在涂層過程中,開發(fā)新的合金元素也有助于粘結(jié)涂層,改善涂層的性能。