摘要：2013年春秋兩季，普拉米特刀具用來(lái)加工材料組P的5種開(kāi)創(chuàng)性車(chē)削牌號(hào)引入捷克和全球市場(chǎng)。命名為T(mén)9300的系列包括由普拉米特刀具公司生產(chǎn)的以下材料：超堅(jiān)硬且熱穩(wěn)定性高的材料T9310、高性能牌號(hào)T9315、通用牌號(hào)T9325和高韌性牌號(hào)T9335。本文將介紹對(duì)此系列的研究、測(cè)試及其功用。

　　
　　2013年春秋兩季，普拉米特刀具用來(lái)加工材料組P的5種開(kāi)創(chuàng)性車(chē)削牌號(hào)引入捷克和全球市場(chǎng)。這一命名為T(mén)9300的系列包括由普拉米特刀具公司生產(chǎn)的以下材料：超堅(jiān)硬且熱穩(wěn)定性高的材料T9310;高性能牌號(hào)T9315;通用牌號(hào)T9325和高韌性牌號(hào)T9335。所有這些材料均由帶有獨(dú)特的MT-CVD涂層的燒結(jié)硬質(zhì)合金制成。

　　
　　推出該系列之前進(jìn)行了大量的研究，包括一系列切削測(cè)試、功能和技術(shù)測(cè)試以及多次拜訪客戶。其中一些操作將在本文進(jìn)行介紹。

　　
　 　選擇合適的基體材料

　　
　　當(dāng)代由燒結(jié)硬質(zhì)合金制成的切削材料，或牌號(hào)由兩部分組成：WC-MxC–Co基體和基于CVD或PVD技術(shù)的淀積式薄保護(hù)層。

　　
　　作為整個(gè)切削材料的基本機(jī)械性能的載體，合適基體的正確選擇是非常重要的。燒結(jié)硬質(zhì)合金基體的性能取決于多個(gè)參數(shù)，主要是鈷基粘結(jié)相(韌性相)的含量和硬質(zhì)合金細(xì)粒(耐磨的堅(jiān)固相)的尺寸和成分。

　　
　　車(chē)削材質(zhì)系列T9300選用了功能梯度材料(FGM)平臺(tái)。每個(gè)牌號(hào)因不同的鈷相含量及相異的碳化鎢顆粒尺寸而各不相同。功能梯度材料(FGM)基體的最突出優(yōu)點(diǎn)是燒結(jié)硬質(zhì)合金表面層+極具韌性的鈷基粘結(jié)相。該表面層中的裂紋很難起裂和蔓延。由于在MT-CVD涂層上出現(xiàn)裂紋的可能性極高，因此這一優(yōu)點(diǎn)對(duì)帶這種涂層的材料尤其有利。

　　
　　在研發(fā)全新材質(zhì)系列T9300時(shí)，選擇硬度和韌性作為要重點(diǎn)關(guān)注的燒結(jié)硬質(zhì)合金的基本機(jī)械性能。使用設(shè)定值為30kg的硬度計(jì)測(cè)試了維氏硬度。使用帕爾姆克維斯特(Palmquist)方法獲得了燒結(jié)硬質(zhì)合金的韌性值，同時(shí)使用帶雪佛龍刻痕的樣件進(jìn)行了彎曲測(cè)試。后一測(cè)試是聯(lián)合布爾諾市捷克科學(xué)院材料物理學(xué)會(huì)進(jìn)行的。各個(gè)牌號(hào)獲得的硬度和韌性相對(duì)平均值的比較，請(qǐng)參見(jiàn)圖1，并可從該圖得知標(biāo)準(zhǔn)材料為T(mén)9310。

 
　　
　　為說(shuō)明基體特性而進(jìn)行的其中一項(xiàng)功能性切削測(cè)試的目的是為了確定斷續(xù)切削中可轉(zhuǎn)位刀片的使用壽命。圖2中所示的固定件，即帶有不同可選可互換桿的圓筒為處于各種切削條件下的刀片提供機(jī)械循環(huán)載荷。

     
　　
　　圖2：斷續(xù)切削條件下進(jìn)行的切削試驗(yàn)

 
　　
　　涂層及其屬性

　　
　　目前，涂層是燒結(jié)硬質(zhì)合金和高速不銹鋼等高性能切削材料不可或缺的一部分。其在底層基體和工件材料之間構(gòu)成了一道屏障。

　　
　　在為車(chē)削材質(zhì)系列T9300選擇涂層時(shí)，必須始終牢記在待加工目標(biāo)材料組上出現(xiàn)的磨損的特性類(lèi)型。涂層由兩個(gè)基本層組成。基本組分(磨損)為高度耐磨TiCN層，其同時(shí)將涂層極牢固地黏附在基體上。噴涂層的第二組分(末后)是獨(dú)特的阿爾法層—Al2O3。該層的獨(dú)特性在于阿爾法相Al2O3的晶體細(xì)粒以精準(zhǔn)定義的方向?qū)崿F(xiàn)了目標(biāo)定向性。所有Al2O3細(xì)粒的所選晶面朝向載荷軸的“定向性”具有多個(gè)優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于系列T9300涂層來(lái)說(shuō)，可具有極佳的耐氧化性/耐化學(xué)性、高熱穩(wěn)定性和抗積屑能力，并且由于晶間缺陷發(fā)生率的大幅降低，其還具有高度完整的淀積層。

　　
　　為確定涂層性能，在普拉米特刀具公司測(cè)試實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了其中一項(xiàng)工藝測(cè)試，包括以1000m/min的高切削速度進(jìn)行切削測(cè)試。圖3中顯示的結(jié)果表明舊涂層技術(shù)(9210)和新涂層技術(shù)(T9310-T9335)之間存在明顯區(qū)別，也即是說(shuō)，與當(dāng)前最耐磨材料MT-CVD涂層牌號(hào)9210獲得的結(jié)果相比，具有較小涂層厚度的高韌性材料也可獲得類(lèi)似結(jié)果。

　　為了在客戶工廠進(jìn)行測(cè)試，制造了80多種尺寸的1500多個(gè)可轉(zhuǎn)位刀片樣件。測(cè)試涉及的捷克制造商和國(guó)際制造商超過(guò)25家。數(shù)據(jù)收集和評(píng)估所花費(fèi)的時(shí)間超過(guò)10個(gè)月。圖4中的餅圖列出了所獲結(jié)果與全球競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品的最終評(píng)估。在所進(jìn)行的所有測(cè)試中，共78%的產(chǎn)品要優(yōu)于競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的產(chǎn)品或與競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的產(chǎn)品相當(dāng)。

　　
　　結(jié)論

　　
　　研發(fā)團(tuán)隊(duì)高度重視普拉米特刀具公司在捷克和全球市場(chǎng)推出的全新切削材料T9300的研發(fā)。團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了多次測(cè)試、驗(yàn)證測(cè)試并拜訪客戶，最終得出的結(jié)論是研發(fā)的材料在車(chē)削應(yīng)用中具有極大的潛力，尤其在加工材料組P時(shí)。與舊材料和競(jìng)爭(zhēng)制造商提供的解決方案相比，材料T9300的不同明顯表現(xiàn)在其將重點(diǎn)放在加工的效率上，即在具有高切削速度或送料速度的應(yīng)用中具有高效率。