一種基于金屬陶瓷的耐超高溫切削刀具制造技術

本發明專利技術涉及一種基于金屬陶瓷的耐超高溫切削刀具，所述刀具包括刀體和在所述刀體一面的多個切削齒；所述刀體和所述切削齒的表面覆蓋多層的涂覆層；所述涂覆層包括第一粘結層、第二粘結層和外涂層；其中所述第一粘結層主要作為基礎加強以及提高其余涂層粘結程度，所述第二粘結層用于進一步提高所述刀具的表面硬度；所述外涂層用于加強切削時的導熱性能以及提高表面的抗氧化性，進一步包括對所述刀具的切削刃區域進行激光沖擊強化，提高了切削刃的持續工作壽命。持續工作壽命。持續工作壽命。

【技術實現步驟摘要】
一種基于金屬陶瓷的耐超高溫切削刀具


[0001]本專利技術涉及加工設備領域。具體而言，涉及一種基于金屬陶瓷的耐超高溫切削刀具。

技術介紹

[0002]現代制造業隨著產量要求、質量要求的提高，對機械加工切削的制造設備出了越來越高的要求。當中對刀具的性能的要求亦隨之提高，其中包括刀具的耐磨性能、熱穩定性能、抗氧化性能等等。由此，各類帶涂層硬質合金的刀具以及生產該類刀具的解決方案相繼被提出并應用。其中包括各類納米材料復合結構進行多涂層、復合涂層等方法，用于提高刀具的物性和化學性能。
[0003]查閱相關地已公開技術方案，公開號為CN101746101B的技術方案提出一種軟硬復合涂層刀具及其制備方法，該刀具采用中頻磁控沉積和多弧離子鍍膜方法制備MoS2和ZrN的復合涂層刀具，用于降低刀具的摩擦系數同時提高刀具的硬度；公開號為CN215919184的技術方案提出以包括有防水層、耐高溫層、防腐蝕層、耐磨層、第一保護層和第二保護層的一種銑刀，用于提高銑刀的加工使用壽命；公開號為WO2020015862A1的技術方案提出一種成型滾刀，通過設計刃口的角度和在刃口是設置耐磨性的涂層，增加了加工時的耐磨度以及加工精度。以上技術方案對于目前的高硬度材料的加工，尚有可以提升的空間，包括可以進一步提高刀具有耐熱性能，從而實現更高的加工速度以及減少刀具因過熱從而產生的機械失效。

技術實現思路

[0004]本專利技術的目的在于，提供一種基于金屬陶瓷的耐超高溫切削刀具，所述刀具包括刀體和在所述刀體一面的多個切削齒；所述刀體和所述切削齒的表面覆蓋多層的涂覆層；所述涂覆層包括第一粘結層、第二粘結層和外涂層；其中所述第一粘結層主要作為基礎加強以及提高其余涂層粘結程度，所述第二粘結層用于進一步提高所述刀具的表面硬度；所述外涂層用于加強切削時的導熱性能以及提高表面的抗氧化性，進一步包括對所述刀具的切削刃區域進行激光沖擊強化，提高切削刃的持續工作壽命。
[0005]本專利技術采用如下技術方案：
[0006]一種基于金屬陶瓷的耐超高溫切削刀具，所述刀具包括刀體和所述刀體表面的多個切削齒；所述刀體和所述切削齒為一體式結構；在所述刀體和所述切削齒表面覆蓋涂覆層；所述涂覆層使用多層涂覆工藝制作，包括第一粘結層、第二粘結層和外涂層；
[0007]所述第一粘結層的材質為TiAlCrN的復合金屬陶瓷材質，其中該材質的化學組成表達式為Ti
x
Al
y
Cr1?
x
?
y
N,其中x為該復合金屬陶瓷材質的Ti元素的原子比，y為復合金屬陶瓷材質的Al元素的原子比，并且滿足0.5≤x≤0.6，0.25≤y≤0.35；
[0008]所述第二粘結層的材質為TiCN；
[0009]所述外涂層的材質為Al2O3和石墨烯的復合材料；
[0010]其中，將所述切削齒的包絡線向所述切削齒的前刀面、側刃后刀面、頂刃后刀面的部分沿伸范圍設為刀刃強化區；所述刀刃強化區以所述切削齒的包絡線向前刀面內沿伸的距離為m，其中：
[0011]m＝P1·
h
ig
，式1；
[0012]式1中，P1為前刀面延伸系數，優選值為0.08至0.1；h
ig
為齒根高；
[0013]并且，以所述切削齒的包絡線向側刃后刀面、頂刃后刀面內沿伸的距離為v，其中：
[0014]v＝P2·
K，式2；
[0015]式2中，P2為側刀面延伸系數，優選值為0.18至0.2；K為所述刀具的鏟背量；
[0016]可選地，所述刀具的刀體和切削齒的基體材質為高速鋼；
[0017]以所述涂覆層由內向外依次為所述粘結層、所述外涂層；
[0018]可選地，所述第一粘結層的厚度為T1，并且所述第一粘結層在所述刀具的整體外表面的涂覆厚度相同；其中T1取值范圍為5μm至8μm；
[0019]所述第二粘結層在所述切削齒的前刀面的厚度為T2，在側刃后刀面、頂刃后刀面的厚度為t2；其中T2的厚度為6μm至10μm；t2的厚度為2μm至5μm；
[0020]所述外涂層在所述切削齒的前刀面的厚度為T3，在側刃后刀面、頂刃后刀面的厚度為t3；其中T3的厚度為2μm至5μm；t3的厚度為6μm至10μm；
[0021]并且所述第一粘結層、所述第二粘結層以及所述外涂層在所述切削齒任意兩個面之間的過渡為連續連接過渡；
[0022]可選地，所述外涂層表面還包括吸收層；所述吸收層的涂覆材料為TiN、TiCN、TiAlN的一種；所述吸收層的厚度為5至10μm；所述吸收層用于在激光沖擊強化工藝中作為能量吸收的涂層；
[0023]進一步的，所述刀具的制作工序中包括在完成所述涂覆層的涂布后，對所述刀具進行激光沖擊強化；所述刀刃強化區用于作為激光沖擊強化工藝的指示范圍。
[0024]本專利技術所取得的有益效果是：
[0025]1.本專利技術的耐超高溫切削刀具包括采用金屬陶瓷材料的第一粘結層，作為初步加強層有效地提高了刀具的整體硬度，以及其后續涂層的粘附性能，；
[0026]2.本專利技術的耐超高溫切削刀具的外涂層包括采用了加入石墨烯的氧化鋁材質，有效加強了高速切削中高熱量的導熱性能，提高了刀具的使用壽命以及連續切削時間；
[0027]3.本專利技術的耐超高溫切削刀具包括采用了激光沖擊強化工藝對切削刃以及周圍區域進行進一步的硬度加強，有效提高了刀具在切削高硬度材料時的切削性能。
附圖說明
[0028]從以下結合附圖的描述可以進一步理解本專利技術。圖中的部件不一定按比例繪制，而是將重點放在示出實施例的原理上。在不同的視圖中，相同的附圖標記指定對應的部分。
[0029]圖1為本專利技術所述刀具的各涂層示意圖；
[0030]圖2為本專利技術所述第一粘結層的TiAlCrN的復合金屬陶瓷材質微觀示意圖；
[0031]圖3為本專利技術一個實施例中的刀具示意圖；
[0032]圖4為本專利技術一個實施例中的切削齒前刀面的示意圖；
[0033]圖5為本專利技術一個實施例中的切削刃在激光沖擊強化后的微觀示意圖。
[0034]附圖中標號說明：100
?
刀體；101
?
切削齒；110
?
第一粘結層；120
?
第二粘結層；130
?
外涂層；201
?
前刀面；202
?
頂刃后刀面；203
?
側刃后刀面；301
?
刀刃包絡線；302
?
刀刃強化區。
具體實施方式
[0035]為了使得本專利技術的目的技術方案及優點更加清楚明白，以下結合其實施例，對本專利技術進行進一步詳細說明；應當理解，此處所描述的具體實施例僅用于解釋本專利技術，并不用于限定本專利技術。對于本領域技術人員而言，在查閱以下詳細描述之后，本實施例的其它系統.方法和/或特征將變得顯而易本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種基于金屬陶瓷的耐超高溫切削刀具，其特征在于，所述刀具包括刀體和在所述刀體一面的多個切削齒；所述刀體和所述切削齒為一體式結構；在所述刀體和所述切削齒表面覆蓋涂覆層；所述涂覆層使用多層涂覆工藝制作，包括第一粘結層、第二粘結層和外涂層；所述第一粘結層的材質為TiAlCrN的復合金屬陶瓷材質，其中該材質的化學組成表達式為Ti
x
Al
y
Cr1?
x
?
y
N,其中x為該復合金屬陶瓷材質的Ti元素的原子比，y為復合金屬陶瓷材質的Al元素的原子比，并且滿足0.5≤x≤0.6，0.25≤y≤0.35；所述第二粘結層的材質為TiCN；所述外涂層的材質為Al2O3和石墨烯的復合材料；其中，將所述切削齒的包絡線向所述切削齒的前刀面、側刃后刀面、頂刃后刀面的部分沿伸范圍設為刀刃強化區；所述刀刃強化區以所述切削齒的包絡線向前刀面內沿伸的距離為m，其中：m＝P1·
h
ig
，
????
式1；式1中，P1為前刀面延伸系數，取值范圍為0.08至0.1；h
ig
為齒根高；并且，以所述切削齒的包絡線向側刃后刀面、頂刃后刀面內沿伸的距離為v，其中：v＝P2·
K，
????
式2；式2中，P2為側刀面延伸系數，取值范圍為0.18至0.2；K為所述刀具的鏟背量。2.根據權利...

【專利技術屬性】
技術研發人員：譚錚，
申請(專利權)人：常德職業技術學院，
類型：發明
國別省市：