涂层刀具切削过程中的自组织现象研究.pdf

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1、涂层刀具切削过程中的自组织现象研究侯志刚①②赵军①宋新玉①徐立强②郭忠②(①山东大学高效洁净机械制造教育部重点实验室，山东大学机械工程学院，山东济南250061：(烟台大学机电汽车工程学院，山东烟台264005)摘要：对两种类型的多层复合涂层刀具进行了车削45和TIOA淬硬钢的切削实验，进行了相应的SEM和XRD分析。实验结果表明。在两种涂层刀具的切削过程中均有自组织现象发生，自组织结构的产生、稳定存在和破坏消失分别与刀具的初期磨损、正常磨损和急剧磨损阶段相对应，证明在涂层刀具的摩擦磨损过程中存在着自组织作

2、用机理。关键词：涂层刀具切削自组织StudyonSelfOrganizationDuringCuttingProcessofCoatingToolsHOUZhigang~ZHAOJun①SONGXinyu①XULiqiang②GUOZhong⑦，，，，【(j)KeyLaboratoryofHighEfficiencyandCleanMechanicalManufactureofMOE，SchoolofMechanicalEngineering，ShandongUniversity，Jinan250061，C

3、HN；(~)SchoolofElectro—mechanical&AutomobileEngineeringIYantaiUniversity，Yantai264005，CHN)Abstract：Cuttingexperimentswereperformedusingtwotypesofmuhi-layercoatingtoolsturninghardened45andT10Astee1．SEMandXRDanalysiswereconductedoncuttingtools．Theresultsshowt

4、hatselforgani—zationexistsduringthecuttingprocessofthecoatingtools．Theformation，steadyexistenceanddisap—pearanceoftheselforganizationstructurecorrespondrespectivelywiththeinitial，normalandseverewearstageofthetypicaltribologyprocess．Theselforganizationmecha

5、nismisofgreatsignificanceontheimprovementofcoatingtoollife．Keywords：CoatingTool；Cutting；SelfOrganization在金属切削过程中，刀具表面与被切削材料之间十几微米以下)，但对于提高切削性能起着根本的作发生剧烈的摩擦，尤其是在高速切削、干式切削、硬态用。如果在切削过程中，涂层表面能够在适当的切削切削等先进切削技术中更为突出uJ。现代摩擦学理条件下形成稳定的自组织结构，有效地改善涂层材料论认为，由于摩擦进行时的物理、

6、物理化学和机械过程的摩擦磨损条件，对于提高刀具寿命有着重要意义。的综合结果，摩擦表面磨合过程的作用导致二次组织本文通过切削实验及扫描电镜(SEM)和x射线衍射层的产生，二次组织的特征和性能对摩擦副的耐磨性(XRD)分析，对涂层刀具在切削过程中的自组织现象有着决定性的影响J。这个过程是一种典型的自组进行研究，以进一步揭示涂层刀具在切削过程中的摩织过程。摩擦表面经过试探、学习、适应和修正，最终形成互适表面，以适应偶件表面和外界载荷。近年来的研究表明，在金属切削过程中，刀具与环境材料(工件、空气、切削液等)发生反

7、应，生成新的化合物并在适当的切削条件下达到热力学平衡状态，形成自组织结构并稳定存在。通过界面保护、润滑、能量一一耗散等作用改善摩擦条件，使刀具寿命显著提高。图1TP3000切削45钢初期前图2TP3000切削45钢初期后刀面刀面对涂层刀具而言，其表面涂层材料虽然很薄(一般在国家973计划项目(2009CB724402)；中国博士后科学基金面上项目(20080431174)；山东省博士后创新专项资金项目(200702026)·66·／一￡u1u等_o丹IDesign0ndR嗍rcn设计与研究{；；”-姆、毛萎

8、⋯iil鱼i⋯镘．’；；。卜·～捌—崞毒堪20304050607080图3TP3000切削45钢初期XRD图谱擦磨损机理。典型阶段分别对应着自组织结构的产生、稳定存在和破坏消失。。。1切削实验2．1初期磨损阶段在C616车床上进行车削实验，刀具材料为SECO在初期磨损阶段，摩擦表面处于磨合期，系统处于公司出品的两种类型的多层复合涂层刀片TP3000和不稳定状态，自组织结构处于构建过程。图1所示为CMP，工件材料为