微織構(gòu)AlCrN涂層刀具的制備與性能研究.pdf

1、本文將刀具表面涂層技術(shù)與表面織構(gòu)技術(shù)相結(jié)合，提出了微織構(gòu)AlCrN涂層刀具的設(shè)計思路。首先在YS8硬質(zhì)合金基體表面應(yīng)用真空陰極電弧離子鍍技術(shù)制備出AlCrN涂層，然后應(yīng)用光纖激光器在AlCrN涂層表面制備出微織構(gòu)，系統(tǒng)研究了微織構(gòu)AlCrN涂層刀具的摩擦磨損性能以及切削性能等，并深入分析探討了該刀具的減摩作用機理。
　　應(yīng)用真空陰極電弧離子鍍技術(shù)在YS8硬質(zhì)合金基體表面沉積AlCrN涂層。通過開展納秒激光在AlCrN涂層表面加工微

2、織構(gòu)的工藝試驗，分析了激光加工參數(shù)對微織構(gòu)加工質(zhì)量的影響及作用規(guī)律，并優(yōu)化得到了微織構(gòu)最佳工藝參數(shù):脈沖功率14W，激光掃描速度150 mm/s，激光掃描頻率40 kHz，掃描遍數(shù)1遍，由得到的最佳微織構(gòu)工藝參數(shù)在AlCrN涂層刀具表面制備出微織構(gòu)，對應(yīng)的微織構(gòu)寬度約為25μm，深度約為26μm。
　　制備出四種不同試樣，即:YS8硬質(zhì)合金試樣(A);微織構(gòu)YS8硬質(zhì)合金試樣(B); AlCrN涂層試樣(C);微織構(gòu)AlCrN涂層

3、試樣(D)。通過球-盤接觸式摩擦磨損試驗研究了微織構(gòu)AlCrN涂層的摩擦磨損特性。結(jié)果表明:干摩擦?xí)r，改變滑動速度、施加載荷，摩擦系數(shù)趨于穩(wěn)定時，摩擦系數(shù)由小到大排列順序都為D、C、B、A，且C、D即擁有AlCrN涂層的試樣都可以更快的達到穩(wěn)定狀態(tài)。試樣D的摩擦系數(shù)最小，相比于試樣A能夠有效降低10％-20％;添加固體潤滑劑MoS2后，摩擦系數(shù)趨于穩(wěn)定時，摩擦系數(shù)由小到大排列順序都為D、B、C、A，試樣B的摩擦系數(shù)比試樣C小;試樣D相比

4、于干摩擦?xí)r摩擦系數(shù)大幅度降低，表明微織構(gòu)AlCrN涂層與固體潤滑劑結(jié)合能夠有效提升AlCrN涂層表面的減摩特性。
　　制備了兩種溝槽形貌的微織構(gòu)AlCrN涂層刀具:直線型微織構(gòu)AlCrN涂層刀具(MCT)和圓弧型微織構(gòu)AlCrN涂層刀具(RCT)。通過與普通AlCrN涂層刀具(TT)對比進行切削試驗研究了微織構(gòu)AlCrN涂層刀具車削AIS1660奧氏體沉淀硬化不銹鋼的切削性能。切削試驗結(jié)果表明，在相同的切削條件下，與TT刀具相比，

5、MCT和RCT刀具能夠有效降低切削力和切削溫度。其中，MCT刀具降低切削力和切削溫度效果最明顯，其切削力比TT刀具降低10％-30％，切削溫度降低5％-15％。另外，MCT和RCT刀具前刀面和后刀面磨損程度都得到了明顯的改善，其中MCT刀具不銹鋼粘結(jié)現(xiàn)象最輕微。
　　微織構(gòu)改善AlCrN涂層刀具切削性能的作用機理主要為:一是微織構(gòu)的存在減小了刀屑接觸長度，因此可以有效地減小摩擦力;二是微織構(gòu)可以儲存切削過程中產(chǎn)生的磨屑，從換緩解了