PVD涂層技術的使用為何能占半壁江山？看完你就明白了
發布時間：2017-04-28
為探究PVD涂層技術在高速鋼刀具上的應用性能及性價比情況，第三方進行了相關試驗。
涂層刀具已成為現代切削刀具的標志，在刀具中的使用比例已超過50%。切削加工中使用的各種刀具，包括車刀、鏜刀、鉆頭、鉸刀、拉刀、絲錐、螺紋梳刀、滾壓頭、銑刀、成形刀具、齒輪滾刀和插齒刀等都可采用涂層工藝來提高其使用性能。
市場上涂層刀具多以硬質合金涂層為主，高速鋼涂層刀具較少，這與高速鋼刀具成本及基體材料性能有關。
1、試驗過程
分別在絲錐和滾刀上做PVD涂層試驗。
（1）絲錐試驗。刀具：高速鋼機用絲錐M16-H2；涂層：PVD技術TiAlCrN，厚度2～4μm；加工工件：裝載機后車架（見圖1）；材質：Q345B；螺紋孔數量：8個M16-6H↓16、2個M16-6H↓12。
圖1
試驗方法：分別取5支涂層絲錐與5支普通絲錐加工工件，因基體材料相同，故采用相同切削參數。研究絲錐的壽命及工件加工質量。
加工對比情況：絲錐及加工質量對比情況如圖2所示。
圖2
絲錐壽命對比如表1所示。
（2）滾刀試驗。刀具：高速鋼齒輪滾刀m4.25；涂層：PVD技術TiAlCrN，厚度2～4μm；加工工件：變速箱一擋倒擋架（見圖3）；材質：ZG310-570；齒數：57；齒寬：40.5mm。
圖3
試驗方法：分別取3把新涂層滾刀與3把新的普通滾刀加工工件，采用相同切削參數。研究滾刀第一次刃磨前的壽命及工件加工質量。
加工對比情況：滾刀及加工質量對比情況如圖4所示。
圖4
滾刀壽命對比如表2所示。
2、數據及成本分析
（1）絲錐壽命、成本分析。
5種涂層絲錐壽命總和是5種普通絲錐壽命總和的327÷173=1.87倍。
M16絲錐市場價格約為30元，涂層價格約為15元，成本降低為
[（1－30＋15）÷（30×1.87）]×100%=20%
使用涂層絲錐與普通絲錐相比，壽命提高為原來的1.87倍，成本降低20%。
涂層絲錐加工的螺紋孔，表面粗糙度質量明顯提高。
（2）滾刀壽命成本分析。
3種涂層滾刀壽命總和是3種普通滾刀壽命總和的110÷46=2.39倍。
該滾刀市場價格約為800元，可以刃磨約20次，涂層價格約為150元，實際成本為
（150+800/20）/（800/20×2.39）=1.99倍
使用涂層滾刀與普通滾刀相比，壽命提高為原來的2.39倍，成本提升至原來的1.99倍。
涂層滾刀與普通滾刀相比，涂層滾刀加工工件的表面質量更好，且毛刺較少。
3、結語
根據試驗對比分析，我們可以看出，PVD金屬陶瓷涂層在高速鋼基體材料的刀具上的應用，可使刀具壽命提高1倍左右，且工件的表面質量會有一定程度的提升。
但是，根據刀具成本的不同，在實際應用過程中，是否能夠給企業帶來實質性的效益，還需要根據企業的不同情況而定。
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