涂层斜刃横剪刀的制备及其性能研究

《涂层斜刃横剪刀的制备及其性能研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、广东工业大学硕士学位论文（工学硕士）涂层斜刃横剪刀的制备及其性能研究邝志辉二〇一八年五月分类号：学校代号：11845UDC：密级：学号：2111501014广东工业大学硕士学位论文（工学硕士）涂层斜刃横剪刀的制备及其性能研究邝志辉指导教师姓名、职称：阎秋生教授学科(专业)或领域名称：机械工程学生所属学院：机电工程学院论文答辩日期：2018年5月ADissertationSubmittedtoGuangdongUniversityofTechnologyfortheDegreeofMaster(MasterofEn

2、gineeringScience)ResearchonthepreparationandperformanceofcoatedobliqueguillotinetoolCandidate:KuangZhihuiSupervisor:Prof.YanQiushengMay2018SchoolofElectromechanicalEngineeringGuangdongUniversityofTechnologyGuangzhou,Guangdong,P.R.China,510006摘要摘要金属板材制品的应用领域越来

3、越广泛，对金属板材制品的加工精度以及材料利用率提出了越来越严格的要求。在剪切加工过程中刀具性能对金属板材的加工质量有决定性影响。为改善斜刃横剪刀的摩擦磨损性能、提高耐磨性，提出了涂层处理工艺方案，制备了涂层斜刃横剪刀，并对其剪切性能进行了深入研究。本文综述了硬质合金刀具的性能特点和磨损形式，理论分析了斜刃横剪刀在剪切过程中的受力情况及与板材的接触关系。在此基础上设计了斜刃横剪刀的涂层结构。选用AlTiN、CrAlSiN两种涂层材料，采用PVD电弧离子镀工艺制备了两种类型的涂层斜刃横剪刀。利用扫描电镜(SEM)、能

4、谱分析仪(EDS)、X射线衍射仪设备(XRD)对涂层结构及成分进行了观察和检测，采用维氏显微硬度计、纳米压痕仪检测了涂层的显微硬度和纳米硬度，并利用划痕实验研究了涂层的力学性能及与基体的结合力。结果表明：AlTiN以及CrAlSiN涂层均能很好地粘附在刀具硬质合金基体上，涂层厚度分别达到了3.32μm和3.56μm。涂层后表面硬度及韧性明显提高，AlTiN、CrAlSiN涂层的硬度分别达到了33.207GPa、30.631GPa，分别是基体硬度的1.49和1.37倍。AlTiN涂层与基体之间的结合非常好，结合力达

5、到了57.38N，而CrAlSiN涂层的结合力较低，仅为18.35N。采用3种斜刃横剪刀（未涂层、AlTiN涂层、CrAlSiN涂层）对电工钢板材进行了剪切加工实验，对比研究了3种斜刃横剪刀的剪切性能。结果表明：随着剪切次数的增加，刀具刃口磨损逐渐加剧，电工钢板材的剪切质量变差、加工硬化增大、刀具刃口半径及剪切力逐渐变大，其中AlTiN涂层刀具的耐磨性及剪切质量最好。当剪切至12000次时，未涂层刀具剪切的电工钢板断面的毛刺达到了26.65μm，而AlTiN涂层、CrAlSiN涂层刀具的剪切断面毛刺分别为15.6

6、4μm、18.11μm，比未涂层刀具的小41.3%和32.1%。未涂层刀具剪切的电工钢板断面加工硬化也最大，断面的最大硬化值达到了321.15HV0.05，比AlTiN涂层刀具的296.29HV0.05大8.4%，相比CrAlSiN涂层刀具的311.12HV0.05也要大3.2%。在球-盘式摩擦磨损试验机上进行了涂层试样的摩擦学性能实验，深入研究了涂层斜刃横剪刀具在剪切过程中的磨损机理。结果表明：CrAlSiN涂层在摩擦磨损实验中呈现出更耐磨的状态，但由于与基体的结合力较弱，在实际剪切中容易发生严重的剥落I广东工

7、业大学硕士学位论文现象。未涂层斜刃横剪刀剪切至12000次就发生了严重的失钴磨损及氧化磨损，AlTiN涂层刀具有效地避免了硬质合金基体的氧化磨损，只有微量的磨粒磨损，耐磨性能大幅提高，使用寿命大大延长。关键词：涂层；斜刃横剪刀；电工钢；磨损；剪切质量IIABSTRACTABSTRACTTheapplicationfieldsofmetalsheetproductsarebecomingmoreandmoreextensive,andincreasinglystringentrequirementshavebeen

8、putforwardfortheprocessingprecisionandmaterialutilizationofsheetmetalproducts.Thetoolperformancehasadecisiveinfluenceonthequalityofthemetalsheetduringtheshearingprocess.Inordertoimproveth