瓦尔特金虎实现巨大突破,生产效率可望提高300%
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瓦尔特的工程师研发出一种全新的制造工艺,支持系列生产的沉积TiAlN。超低压法和化学气相沉积的组合这种工艺是整个全球市场独一无二的。新一代切削刀具材料的性能明显提高的主要原因是独特的涂层特性,因为其硬度大、特别因为其承受抗压残余应力,性能非常出色。
图1 瓦尔特高级铣削产品经理Wolfgang Vötsch说:“我们多年来都在寻求根本性变革,我们也冲在该领域发展的前沿。”而且他满怀信心地强调:“我们已经实现了。” (鼠标悬浮窗口放大,单击查看放大全图)
行业专家的粉丝就是期待者。总部位于图宾根的瓦尔特公司在2016年斯图加特国际金属加工展览会(AMB 2016)上就提高了预期。新一代切削刀具材料瓦尔特金虎 (Walter’s Tiger·tec Gold)代表了整个行业的技术飞跃。2017年初采用新涂层的第一片可转位刀片上市,其中有一件事情很清楚:图宾根加工开发专家非常实在,一点都不浮夸。
瓦尔特高级铣削产品经理Wolfgang Vötsch强调:“我们收到无数客户对产品创新的正面反馈。”全世界无数用户都在使用瓦尔特金虎。他们都非常认可新品质、新特性。”
这不足为奇:客户来自不同的行业,例如汽车行业和能源行业,或模具制造业和机械工程业。他们连续不断地报告瓦尔特金虎前所未有的良好使用效果。“据记载,有些情况的性能增加百分之百。几乎所有的应用,刀具的寿命是传统刀具的2~3倍。”

根本性的创新

,dd />过去二十年,全球加工业的切削刀具材料都是基于碳氮化钛和氧化铝。当然,这些年来,这些涂层的性质在不断优化,但是他们的局限性越来越明显。当今应用领域例如高科技、航空工业和汽车行业所使用的材料越来越难以切削,其要求的涂层性质,传统涂层几乎不可能满足要求。与现有解决方案相比,要求的刀具需要更耐磨,效率要更高。
Wolfgang Vötsch说:“我们多年来都在寻求根本性变革,我们也冲在该领域发展的前沿,我们已经实现了。”
总部位于图宾根的瓦尔特采用瓦尔特金虎搭建了一个崭新的平台,该平台基于TiAlN,采用新研发的CVD涂层工艺制造。由于这种材料的独特性能,其最适合中高速铣削钢件和铸铁工件。
图2 瓦尔特金虎涂层WKP35G材质:除了TiAlN作为主要涂层外,新可转位刀片也使用氮化碳(TiN):材料相当硬,耐腐蚀能力很强。它既是硬质合金基体与TiAlN主涂层之间的连接层,同时也是主涂层上的面层。(鼠标悬浮窗口放大,单击查看放大全图)

刀具使用寿命延长约80%

上市前,瓦尔特的研发人员对新瓦尔特金虎材质WKP35G进行了广泛的现场测试。正如预期的一样,测试结果表明,在三个领域的改进特别明显,这也在实践中得到确认。由于后刀面的耐磨性特别好、形成梳状裂纹的速度慢、耐塑性变形的能力强,WKP35G的刀具性能非常出色。
初始现场测试结果表明,总寿命平均延长80%,但是当今市场拥有报告性能平均提高100%~200%。Wolfgang Vötsch说:“最高水平时,刀具使用寿命可延长300%,这不仅仅是某些特殊应用,而是采用了不同的零件和材料 - 从结构、合金和不锈钢到灰口铸铁、致密球墨铸铁。”
瓦尔特客户的一名应用工程师表示:“新材质比原来的致密球墨铸铁要好得多。”另一名工程师也很惊叹:“磨损太低,您什么也看不见。我当初怀疑是否换了刀片,但实际上他们没有换。”
图3 瓦尔特BLAXX M3024:七边形铣刀所使用的瓦尔特金虎正如预期的一样,测试结果表明,在三个领域的改进特别明显,这也在实践中得到确认:由于后刀面的耐磨性特别好、形成梳状裂纹的速度慢、耐塑性变形的能力强,采用WKP35G涂层的刀具性能非常出色。(鼠标悬浮窗口放大,单击查看放大全图)
自瓦尔特金虎上市以来,以下零件已经采用新涂层经过处理,并且效果很好:
  • 采用GG25(灰口铸铁)制成的发动机本体
  • 采用GG25(灰口铸铁)制成的机床床身
  • 采用St42(中碳结构钢)制成的挖掘机支承板
  • 采用35CrMo(中碳合金钢)制成的驱动轴
  • 采用GG25(灰口铸铁)制成的玻璃瓶铸模
  • 采用C70(高碳钢)制成的连杆
  • 采用GG25(灰口铸铁)制成的转向节
新一代切削刀具材料的性能明显提高的主要原因是独特的涂层特性:TiAlN的含铝量高达85%左右,因为其硬度大、特别因为其承受抗压残余应力,性能非常出色。

全球独一无二的工艺

瓦尔特的工程师研发出一种全新的制造工艺,支持系列生产的沉积TiAlN。ULP-CVD技术 – 超低压(ULP)法和化学气相沉积(CVD)的组合。迄今,这种工艺是整个全球市场独一无二的。
除了TiAlN作为主要涂层外,新可转位刀片也使用氮化碳(TiN):它既是硬质合金基体与TiAlN主涂层之间的连接层,同时也是主涂层上的面层。它是新一代切削刀具材料TiN的亮点。一个很受欢迎的意外效果:与黑色或灰色面层相比,识别刀具磨损更加容易。
图4 瓦尔特BLAXX F5041立铣刀:采用金虎的瓦尔特BLAXX F5041立铣刀特别吸引人的是,初始现场测试结果表明,总刀具寿命平均延长80%,但是当今市场拥有报告性能平均提高100%~200%。(鼠标悬浮窗口放大,单击查看放大全图)
新涂层硬度可导致后刀面较大的耐磨损能力和较好的耐塑性变形的能力,新的制造方法还可以大大降低发丝裂纹的形成速度。与承受抗拉残余应力的CVD涂层不一样(这是整个行业以前的一个共同点),Wolfgang Vötsch表示,瓦尔特金虎TiAlN是采用CVD工艺制作的第一种承受抗压残余应力的涂料。
此外,新涂层工艺很适合干式加工和湿式加工。“干式加工还有其他优势:因为温度变化小,刀具承受的应力小,所以它非常环保,冷却液成本很低,刀具使用寿命也很长。”
总之,瓦尔特金虎最吸引顾客的地方是“加工可靠性好、刀具使用寿命长”。依我看来,瓦尔特实现了一次巨大飞跃。”
瓦尔特金虎除了WKP35G材质外,瓦尔特还要推出更多新一代切削刀具材质。Wolfgang Vötsch表示,到2018年初,整个铣削可转位刀片系列将与瓦尔特金虎 WKP35G材质配套使用。
本文作者:瓦尔特刀具(供稿)
原载:切削技术
上载于:2017-11-10 15:34:24

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