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小涂层大突破 高端刀具推进制造业由大变强

2013年03月21日 星期二 来源:PUWORLD独家发布 我来说两句 保存为书签


中国作为制造大国已是不争的事实。但我国在数控切削刀具技术方面与国外相比仍存在差距,突出表现在先进涂层制造和涂层技术的基础研究方面。Ti-Al-X-N新型涂层技术的成功应用,一举打破了国外强势企业在高端刀具领域的垄断,为提高刀具的国产化率打下了坚实基础,为更好地满足重点行业需求创造了条件,具有重大的经济和社会效益。

承载刀具核心技术

机床被称作“制造机器的机器”。如果说高档数控机床是现代工业文明的艺术品,那么高端硬质合金精密刀具便是艺术品上的钻石,而钻石闪耀的光芒源自于刀具表面几微米厚的精密涂层。

据了解,涂层刀具具有表面硬度高、耐磨性好、化学性能稳定、耐热耐氧化、摩擦系数小和热导率低等特性。原因是涂层材料作为化学屏障和热屏障,减少了刀具与工件间的扩散和化学反应,从而减少了磨损,使得刀具寿命提高3~10倍以上,切削速度提高20%~100%。可以说,薄薄一层涂料承载着刀具的核心技术。

目前涂层刀具在切削刀具中占的比例已达到80%。由于国外企业在高端刀具领域占据垄断地位,在我国数控机床专项中,刀具及其核心涂层技术的地位日益受到重视,对涂层技术的突破被列入多项课题研究中。

赶超国际同类产品先进水平

株洲钻石公司自主研发Ti-Al-X-N新型涂层技术的道路并非一帆风顺。初期引进涂层生产线时,株钻只能生产普通的Ti-N和Ti-Al-N涂层。通过消化吸收,科研工作者开发出具有纳米结构的Ti-Al-N涂层,比普通Ti-Al-N涂层性能有一定的提高,但仍旧不能满足刀具行业发展的需要。在此形势下,株钻成立研发团队,以专项课题精密工具创新能力平台建设为契机,开展新型高性能涂层的集中攻关工作。

经过大量的实验,课题组选择了最优的Ti-Al-X-N涂层,其抗氧化性能和硬度都较Ti-Al-N涂层高,但其切削性能和Ti-Al-N相比并无显著提升。为了搞清楚涂层性能为何达不到预期效果,研发团队首先将新涂层从基体上剥离下来研磨成粉末进行差示扫描量热仪分析,分析涂层在高温下的相结构演变、调幅分解过程。通过不懈努力,课题组制备出了优化纳米复合多层结构涂层nc-TiAlN/Si3N4。

据了解,Ti-Al-X-N新型涂层技术已获得9项专利且全部为发明专利。PVD涂层产品硬度高于40GPa,达到超硬效应。在1100℃下空气气氛中氧化10小时后,涂层仍未完全氧化。在1100℃回火后,涂层的硬度仍能维持40GPa以上,与基体的结合强度超过90N。同期自主开发的CVD涂层α-Al2O3厚度达10微米,涂层结合力超过80N,加工铸铁切削速度可达500米。产品经用户使用对比,在模具加工行业已达到或超过了国际同类产品先进水平。(记者 高晨)

其他关键共性技术:

实现核转子高精加工 我静压托主轴箱技术成熟化

在高档数控机床与基础制造装备重大专项课题的支持下,武汉重型机床集团有限公司攻克了重大超重型高精度静压托主轴箱技术,研制出超重型数控卧式镗床。该机床两顶尖间最大工件重量可达500吨以上,直径为1000毫米主轴的径向跳动为0.006毫米,具备车削功、铣、磨及大直径深孔镗和小直径深孔钻、深孔珩磨的功能。

“S”试件问诊五轴数控 解航空结构件加工难题

专项素描: 由成飞公司研发并提出的“S”试件是检验五轴联动机床整机综合性能的最有效的样件。它可以检验整机的几何精度、定位精度、综合加工效率、综合表面加工质量、整机振动及颤振等一系列问题。

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专项素描:作为数控机床专项的重要内容之一,大型关键件模锻工艺技术的课题研究,重点围绕大型航空模锻件热模锻近净成形技术,结合正在建设的800MN大型模锻压机,开发出航空复杂精密锻件的近净成形新技术,解决了大型模锻工艺基础共性技术和关键技术问题。

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专项素描:大型高质量铸件的材料冶炼与成型控制技术是高档数控机床与基础制造装备国家科技重大专项中的一项重点课题主要研究大型铸件的成型控制材料冶炼、成分优化以及锻件所需钢锭的冶炼技术,研究工艺优化、计算机模拟仿真分析及质量控制等共性技术。

解专用之急 大型复合材料构件铺带机研发告捷

专项素描:大型复合材料构件铺带机是高档数控机床与基础制造装备重大专项的十大标志性装备之一,适于大型筒形复合材料构件的成形,突破了手工成形、效率和质量保障难度大的瓶颈,实现了筒形复合材料构件自动化高速成形,可批量生产。

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