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CVD金刚石刀具加工硅铝复合材料

碳纤维复合材料在加工过程有其独特的困难和问题,从金属加工积累的经验往往无法解决。刀具、夹具、加工参数,这些方面必须重新考虑。总的说来,复材加工主要需要克服:材料分层、碎裂毛刺、刀具寿命过短。

高硅铝发动机缸体

高硅铝发动机缸体

高硅铝发动机缸体加工刀具

硅铝复合材料是一种刚性颗粒增强型金属基复合材料,由于它具有比强度和比刚度高、线膨胀系数小、尺寸稳定性好、耐磨耐热性好、可重熔性好以及价格低廉等优点,很适合制作耐磨、耐热、强度高、重量轻的零部件(如发动机活塞、车辆刹车器等),因此在航空、航天、汽车、摩托车、仪器仪表、兵器等工业领域有很大的应用潜力。该材料中由于加入了高强度的硬脆SiC陶瓷颗粒,极大地提高了基体材料的力学性能,并且具有复合材料宏观各向同性。但同时也给切削加工带来了很大的困难,使得切削SiCp/Al复合材料时刀具的磨损率大,加工精度和表面质量难以保证。研究表明,采用高速钢和硬质合金刀具加工此类材料的效果都很差,磨损速度非常快。刀具在短时间内就失效。

      CVD金刚石薄膜涂层刀具是通过化学气相沉积(ChemicAlVapor Deposition,CVD)法在硬质合金、陶瓷等刀具材料基体上沉积一层极薄(50µm 以下)的金刚石膜制成的刀具。金刚石薄膜材料具有单晶金刚石优良的热力学性能(如极高的硬度、高导热性、低摩擦系数和低膨胀系数等),因而CVD金刚石薄膜涂层刀具亦具有很高的耐磨性和良好的韧性,已成为加工有色金属及其合金、非金属硬脆材料、高硅铝、高耐磨材料等难加工材料的首选刀具之一。

  • 用CVD金刚石薄膜涂层刀具加工SiCp/Al复合材料时,切削参数的选择与刀具后刀面的磨损程度有密切关系。切削速度vc越高,切深ap越大,进给量f越小,则刀具后刀面的磨损值就越大。这一点与CVD刀具加工传统材料时的规律一致。
  • 用CVD金刚石薄膜涂层刀具加工SiCp/Al复合材料时,工件材料中SiCp含量越高,颗粒粒度越粗,工件材料的切削性能就越差,对刀具的磨损就越大。
  • 用CVD金刚石薄膜涂层刀具加工SiCp/Al复合材料,当采用适当大小的负前角(-8°~-11°)时,刀具的耐磨性好于采用零度前角和正前角的刀具。
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