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由航空工业需求看未来刀具产业发展(2)

2009-09-07   

  2涂层技术的发展

  刀具涂层技术在现代切削加工和刀具发展中起着十分重要作用,自问世以来发展非常迅速,尤其是近几年取得了重大进展,化学涂层(CVD)仍然是可转位刀片的主要涂层工艺,相继开发了中温CVD、厚膜三氧化二铝、过渡层等新工艺,在基体材料改善的基础上,使CVD涂层的耐磨性和韧性都得到了提高;而物理涂层(PVD)技术也取得了重大突破,在涂层设备的结构、工艺过程、自动控制等方面都取得了重大进展,开发了适应高速切削、干切削、硬切削的耐热性更好的涂层,通过对涂层结构的创新,开发了纳米、多层结构等大量新型涂层,大幅度提高了涂层硬度和韧性。

  3超硬刀具材料的发展

  超硬材料是指金刚石和立方氮化硼(CBN),其硬度比其他刀具材料高出几倍,金刚石是自然界中最硬的物质,CBN的硬度仅次于金刚石。近年来,超硬刀具材料发展迅速。

  金刚石刀具材料分为5类:天然金刚石(ND)、人造聚晶金刚石复合片(PCD/CC)、金刚石薄膜涂层刀具(CD)、金刚石厚膜刀具(FCD)和人造聚晶金刚石(PCD)。ND的结晶各向异性,在进行刀磨的使用时必须选择适宜的方向;人造金刚石各向同性,其硬度低于ND,但强度与韧性好于ND.

  金刚石刀具能够有效地加工非铁金属材料和非金属材料。如铜、钨等有色金属及其合金,陶瓷、硬质合金,各种纤维和颗粒加强复合材料,塑料、橡胶、石墨、玻璃和木材等,但金刚石忌切钢铁和其他铁族元素。

  立方氮化硼(CBN)刀具材料具有极高的硬度和红硬性,是高速精加工或半精加工淬火钢、冷硬铸铁、高温合金的理想刀具材料,由于CBN刀具加工高硬度零件时可以获得良好的加工表面粗糙度,因此采用CBN刀具切削淬火钢可以实现“以切代磨”.

  4高速钢材料的发展

  在未来刀具材料发展中仍要提到高速钢材料的发展,尽管高速钢材料在全世界的销售额正逐年减少,但高性能钴高速钢和粉末冶金高速钢的使用量仍在不断增加,这2种高性能高速钢比普通高速钢具有更好的耐磨性、红硬性和使用的可靠性。随着人们对切削加工效率追求的提高和观念的转变,这些高性能高速钢刀具在航空领域被大量采用。如航空难加工材料,自动钻铆机上使用的钻、扩、铰、锪一体高精度复合刀具以及加工飞机零件复杂型面的各类复合刀具。

  随着科技进步,先进制造系统,高速切削、超精密加工、绿色制造的发展和付诸实现,对刀具提出了全新要求,未来刀具材料也必将有重大发展。刀具材料与工件材料双方交替发展和相互促进,成为切削刀具不断向前发展的历史规律。在未来,刀具材料必将面临工件性能提高,加工批量加大和制造精度提升的更严峻挑战。材料科学的进步,推动了刀具材料的发展,而刀具材料的发展应考虑原材料资源的制约。新品种的出现,新旧品种各自所占比重的变化以及它们之间相互竞争和相互补充的格局,将成为未来刀具材料发展的新特点。

  刀具新技术、新结构、新品种的发展及趋势

  随着制造业的高速发展,航空工业及模具行业等重点产业部门对切削加工不断提出更高的要求,推动了采用新技术、新结构的刀具不断涌现,不断丰富刀具品种。国内外刀具制造商,如厦门金鹭特种合金有限公司等为了满足航空制造对刀具的要求,与航空制造企业紧密合作,开发新型刀具。由于飞机零件具有结构复杂、精度高、零件壁薄和飞机零件采用钛合金、镍基合金、碳纤维及其他难加工材料多的特点,因此引导着航空刀具研制向以下方向发展。

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关键词:航空,切削,刀具,难加工,材料,飞机,零件, | 作者 :

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