理論基礎與文獻回顧-兩種鍍膜方法之比較
理論基礎與文獻回顧-兩種鍍膜性質之比較
1.選材：
化學蒸鍍－裝飾品、超硬合金、陶瓷。
物理蒸鍍－高溫回火之工、模具鋼。
2. 蒸鍍溫度、時間及膜厚比較
化學蒸鍍－1000℃附近，2~8小時，1~30μm(通常5~10μm) 。
物理蒸鍍－400~600℃，1~3小時，1~10μm 。
3. 物性比較
化學蒸鍍皮膜之結合性良好，較複雜之形狀及小孔隙都能蒸鍍；唯若用於工、模具鋼，因其蒸鍍溫度高於鋼料之回火溫度，故蒸鍍後需重施予淬火－回火，不適用於具精密尺寸要求之工、模具。
理論基礎與文獻回顧-碳化鎢基材特性(1)
碳化鎢具有下列幾項特點：
（1）碳化鎢顆粒微小，具有優良耐微破裂特
性。
（2）鈷合金包覆碳化鎢顆粒，使其可承受壓縮
應力，增加耐脆性破壞強度。
（3）受冷卻收縮差異影響，發生壓縮變形前必
須超越Co 黏結層受 拉伸之局部預應力。
（4）冷卻時，Co 結構由FCC 變為HCP，可改
善黏結層局部延展性。
理論基礎與文獻回顧-碳化鎢基材特性(2)
影響WC-Co 合金強度的因素有：
（1）黏結相含量及粒度。
（2）碳化物粒度、結著度。
（3）合金碳量、低碳合金有關之Co3W3C
析出。
（4）殘留壓縮應力。
（5）組織的缺陷、不純物的種類及含量等。
理論基礎與文獻回顧-各種鍍膜的基本性質
刀具(基材)剖面OM100倍圖
實驗流程圖
實驗方法與步驟-刀具實驗實驗目的
本研究的刀具銑於SKD61模具鋼上進行切削，其中包含切削實驗、拋光程度實驗、鍍膜耐久度實驗，並觀察刀具的切削方式、排屑狀況、鍍膜損耗度來討論刀具的好壞。
銑削的同時，當铣削到每階段的長度時，停機取下刀具以OM量取刀具刀腹磨耗量，並進一步於SEM電子顯微鏡觀察磨耗型態及拍照記錄。被銑削材也在每階段長度量取其表面粗糙度，以便觀察刀具實際的磨耗型態。
本研究刀具參數測定試驗
實驗目的
先用同樣WC基材之TiAlN+PLC硬膜的銑刀，且大小規格一樣，在相同銑削對象為模具鋼，來進行不同轉速和進給的測試，由於不了解參數之預設條件，所以透過實驗與廠商提供參數條件來進行測試 。
實驗參數
本研究刀具參數測定試驗
實驗結論
在這些測試參數的過程中，在預定的進給率有大於500mm/min，由測試的圖片可看出來，進給率下太大會使銑削過程有被強拉的現象，使銑削不完全甚至有斷刀情況，經參考文獻後決定用進給率F：100mm/min的參數進行實驗。(上圖進給100mm/min，下圖進給500mm/min)
以流體拋光之銑刀進行切削實驗
實驗目的
以鍍TiAlN+PLC硬質薄膜之微小徑兩刃球刀，選用所測試出來的參數來進行實驗，以比較切削面的不同來判斷刀具的好壞，然後設定六種不同流體拋光程度的刀具，其為等級一~六的刀具來實驗。
流體拋光程度區分
以流體拋光之銑刀進行切削實驗
實驗結論
因由以上驗結果得知，流體拋光程度越久而使刀具越不銳利，使得在切削時聲音越大，且切削表面也因而越來越不平滑，而拋光等級一之刀具所切削出來的表面最佳，聲音也最小，反之等級六的最差。
拋光等級一
拋光等級二
拋光等級三
拋光等級四
拋光等級五
拋光等級六
鍍層材質比較實驗
實驗目的
鍍層材質的好壞，會影響一把刀具的耐磨耗性與使用壽命，切削性與表面粗糙度等，所以本研究將三把相同的刀具，以不同鍍膜材質來進行實驗，測試比較其鍍膜的磨耗程度與其使用壽命，並觀察紀錄鍍層對刀具的影響。
不同鍍膜刀具切削實驗SEM照片-NG
此圖為第23次切削時所拍的圖，其發生表面粗糙度變差，切削距離2300㎜。
此圖是第23次切削的鐵屑圖(左圖為500倍，右圖為1500倍)
不同鍍膜刀具切削實驗SEM照片-TiAlN
此圖為第5次切削時所拍的圖，其發生切削紋路異常，切削距離500㎜。
此圖是第5次切削的鐵屑圖(左圖為500倍，右圖為1500倍)
鍍層材質比較實驗
實驗結論
NG End Mills的鍍膜狀況較佳，適合用於高硬度材質上進行長時間的高速的加工，而TIALN還有改進的地方，由於鍍膜材質上的不佳，導致耐磨性較差不太適合運用在高速加工上，但是在正常加工上有不錯的表現，而PVT-ROSE的鍍膜漂亮適合度在手錶或其他裝飾品上增加可看度，也可增加耐磨，PVT-ROSE在銅鋁材料加工上有著不錯的表現。
氧化試驗
使用設備：快速退火爐(RTA)
操作參數：分別在300℃、500℃、800℃、
900℃、1000℃、1100℃五個溫
度下持溫一小時，升溫速率微
5℃/min。
分析：以XRD鑑定鍍膜在不同溫度氧化的相
變化，及分析不同溫度的氧化行為。
X-ray 分析
操作參數：Cu靶：40Kv、30mA
掃瞄速度：1度/分
掃描範圍：20〜80度
掃描間格：0.02度
使用目的：比較鍍膜在氧化前與不同溫度氧
化後之晶體結構及晶粒成長之優
選方位的差異變化，即分析鍍膜
氧化前後的相變化。
結果與討論-影響鍍膜品質之因素
（１）基材表面情況：如基材表面型態（粗糙度，微粒子的污
染等）、表面的化學性（表面的組成，污染物），機
械 性質、表缺陷及表面的穩定性等。
（２）濺鍍條件：沉積時入射離子的入射角度、基板溫度、基
板偏壓、沉積速率、腔體總壓、反應氣體流量、腔體
真空度、沉積時間、靶與基材的距離、殘餘氣體污染
及產生離子轟擊之能量。
（３）薄膜於基板表面沉積現象：界面的形成、界面缺陷的
產生、基板溫度、吸附原子的表面遷移率、薄膜的成
長型態及沉積時膜的性質改變等。
（４）沉積後的處理及反應：薄膜表面與週遭環境的反應、
腐 蝕及界面的退化等。
結果與討論-在銑刀铣削方面
（１）最適的刀具耐磨耗切削條件是雙層鍍膜、低切速、大 進給、大切深、逆铣削、正常化被切削材料，而且雙層鍍膜的耐磨耗性優於單層鍍膜與無鍍膜刀具。
（２）熱裂紋的生成隨著切削速度、切削進給、切削深度及被切削材的硬度增加而增加，並且以切削速度影響性最大。
（３）疲勞裂紋的生成則是隨切削進給、切削深度及被切削材的硬度增加而增加，而且順铣削方式也是造成疲勞裂紋的一項因素。
（４）雙層鍍膜的熱裂及疲勞裂紋數量及程度均小於單層，也就是雙層鍍膜有較高的防熱裂紋和防止疲勞裂紋的擴展性。
（５）再使用較高的切削速度時，可大量降低刀具之磨耗的影響性變大；切速越高所產生的磨耗量差別更大，而且雙層鍍膜的刀具在高速切削上較單層鍍膜有更顯著的抗磨耗表現。
結果與討論-鍍層氧化行為與XRD分析
隨著氧化溫度的持續上升，鍍膜抗氧化反應逐漸下降，而導致膜層的脫落或蒸發，而XRD的分析也隨著氧化溫度的上升而分析的結果發現鍍層以脫落，而這樣會導致刀具的壽命減短。
銑削刀具實驗中必須提出探討有幾個主要原因有
（1）TiAlN被覆刀具的刀腹磨耗量遠小於未 被覆刀具；被覆層的刀腹磨耗量隨切削量與切削速度的增加而逐漸加大。
（2）刀腹磨耗量對切削量的斜率可分為三個區域；低切速與低切除量時最低；高切速與高切除量時較高；為被覆刀具則有最大的斜率。
結論(1)
在刀具方面：由實驗測試和參考資料來了解低進給適合此刀具，而刀具在受到拋光程度的影響，可能會使刀具的銳利度減低，而在切削時會更不順暢，實驗結論得知拋光等級一的刀具最佳，切削表面最平滑和切消時聲音也最小，另外由實驗了解在刀具表面鍍上一層硬膜會增加刀具壽命、耐摩耗性…等一些增加刀具強度的性質。
結論(2)
在鍍膜方面：我們由幾個實驗(XRD分析、氧化實驗、維克氏硬度試驗)得知，鍍膜的耐熱性質，會隨著溫度的升高而鍍層硬度也會逐漸下降，導致刀具壽命降低；在XRD分析時在角度幾度時會反應出現什麼晶體結構，也依照溫度的上升而分析的結果發現鍍層脫落，而結果討論出來TiAlN+PLC的鍍膜耐摩耗性、切削面狀況和排屑狀況都比其他鍍膜(Tic、TiCN)來的好，且適合用於高硬度材質上進行長時間的高速加工。
結論(3)
本次專題在試驗多種刀具的實驗，不管在刀具拋光程度上的不同或刀具不同的鍍膜，以及切屑的SEM觀察和被切削材料的刀痕走向OM觀察，與鍍膜的氧化行為和XRD的晶體結構與晶粒成長的結構分析，讓我學到了許多儀器與實驗方法和製造流程與結果分析，非常感謝BW公司的指導與學校提供的設備和同儕的幫忙。
www.toool-tool.com
歡迎來到Bewise Inc.的世界，首先恭喜您來到這接受新的資訊讓產業更有競爭力，我們是提供專業刀具製造商，應對客戶高品質的刀具需求，我們可以協助客戶滿足您對產業的不同要求，我們有能力達到非常卓越的客戶需求品質，這是現有相關技術無法比擬的，我們成功的滿足了各行各業的要求，包括：精密HSS DIN切削刀具、協助客戶設計刀具流程、DIN or JIS 鎢鋼切削刀具設計、NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 航太切削刀具,NAS航太刀具設計、超高硬度的切削刀具、醫療配件刀具設計、汽車業刀具設計、電子產業鑽石刀具、木工產業鑽石刀具等等。我們的產品涵蓋了從民生刀具到工業級的刀具設計；從微細刀具到大型刀具；從小型生產到大型量產；全自動整合；我們的技術可提供您連續生產的效能，我們整體的服務及卓越的技術，恭迎您親自體驗！！
BW Bewise Inc. Willy Chen willy@tool-tool.com bw@tool-tool.com www.tool-tool.com skype:willy_chen_bw mobile:0937-618-190 Head &Administration Office No.13,Shiang Shang 2nd St., West Chiu Taichung,Taiwan 40356 http://www.tool-tool.com / FAX:+886 4 2471 4839 N.Branch 5F,No.460,Fu Shin North Rd.,Taipei,Taiwan S.Branch No.24,Sec.1,Chia Pu East Rd.,Taipao City,Chiayi Hsien,Taiwan
Welcome to BW tool world! We are an experienced tool maker specialized in cutting tools. We focus on what you need and endeavor to research the best cutter to satisfy users’ demand. Our customers involve wide range of industries, like mold & die, aerospace, electronic, machinery, etc. We are professional expert in cutting field. We would like to solve every problem from you. Please feel free to contact us, its our pleasure to serve for you. BW product including: cutting tool、aerospace tool .HSS DIN Cutting tool、Carbide end mills、Carbide cutting tool、NAS Cutting tool、NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 Cutting Tools,Carbide end mill、disc milling cutter,Aerospace cutting tool、hss drill’Фрезеры’Carbide drill、High speed steel、Milling cutter、CVDD(Chemical Vapor Deposition Diamond )’PCBN (Polycrystalline Cubic Boron Nitride) ’Core drill、Tapered end mills、CVD Diamond Tools Inserts’PCD Edge-Beveling Cutter(Golden Finger’PCD V-Cutter’PCD Wood tools’PCD Cutting tools’PCD Circular Saw Blade’PVDD End Mills’diamond tool ‘Single Crystal Diamond ‘Metric end mills、Miniature end mills、Специальные режущие инструменты ‘Пустотелое сверло ‘Pilot reamer、Fraises’Fresas con mango’ PCD (Polycrystalline diamond) ‘Frese’Electronics cutter、Step drill、Metal cutting saw、Double margin drill、Gun barrel、Angle milling cutter、Carbide burrs、Carbide tipped cutter、Chamfering tool、IC card engraving cutter、Side cutter、NAS tool、DIN or JIS tool、Special tool、Metal slitting saws、Shell end mills、Side and face milling cutters、Side chip clearance saws、Long end mills、Stub roughing end mills、Dovetail milling cutters、Carbide slot drills、Carbide torus cutters、Angel carbide end mills、Carbide torus cutters、Carbide ball-nosed slot drills、Mould cutter、Tool manufacturer.
Bewise Inc. www.tool-tool.com
ようこそＢｅｗｉｓｅ Ｉｎｃ.の世界へお越し下さいませ、先ず御目出度たいのは新たな
情報を受け取って頂き、もっと各産業に競争力プラス展開。
弊社は専門なエンド・ミルの製造メーカーで、客先に色んな分野のニーズ、
豊富なパリエーションを満足させ、特にハイテク品質要求にサポート致します。
弊社は各領域に供給できる内容は：
（１）精密ＨＳＳエンド・ミルのＲ＆Ｄ
（２）Carbide Cutting tools設計
（３）鎢鋼エンド・ミル設計
（４）航空エンド・ミル設計
（５）超高硬度エンド・ミル
（６）ダイヤモンド・エンド・ミル
（７）医療用品エンド・ミル設計
（８）自動車部品＆材料加工向けエンド・ミル設計
弊社の製品の供給調達機能は：
（１）生活産業～ハイテク工業までのエンド・ミル設計
（２）ミクロ・エンド・ミル～大型エンド・ミル供給
（３）小Ｌｏｔ生産～大量発注対応供給
（４）オートメーション整備調達
（５）スポット対応～流れ生産対応
弊社の全般供給体制及び技術自慢の総合専門製造メーカーに貴方のご体験を御待ちしております。
Bewise Inc. talaşlı imalat sanayinde en fazla kullanılan ve üç eksende (x,y,z) talaş kaldırabilen freze takımlarından olan Parmak Freze imalatçısıdır. Çok geniş ürün yelpazesine sahip olan firmanın başlıca ürünlerini Karbür Parmak Frezeler, Kalıpçı Frezeleri, Kaba Talaş Frezeleri, Konik Alın Frezeler, Köşe Radyüs Frezeler, İki Ağızlı Kısa ve Uzun Küresel Frezeler, İç Bükey Frezeler vb. şeklinde sıralayabiliriz.
BW специализируется в научных исследованиях и разработках, и снабжаем самым высокотехнологичным карбидовым материалом для поставки режущих / фрезеровочных инструментов для почвы, воздушного пространства и электронной индустрии. В нашу основную продукцию входит твердый карбид / быстрорежущая сталь, а также двигатели, микроэлектрические дрели, IC картонорезальные машины, фрезы для гравирования, режущие пилы, фрезеры-расширители, фрезеры-расширители с резцом, дрели, резаки форм для шлицевого вала / звездочки роликовой цепи, и специальные нано инструменты. Пожалуйста, посетите сайт www.tool-tool.com для получения большей информации.
BW is specialized in R&D and sourcing the most advanced carbide material with high-tech coating to supply cutting / milling tool for mould & die, aero space and electronic industry. Our main products include solid carbide / HSS end mills, micro electronic drill, IC card cutter, engraving cutter, shell end mills, cutting saw, reamer, thread reamer, leading drill, involute gear cutter for spur wheel, rack and worm milling cutter, thread milling cutter, form cutters for spline shaft/roller chain sprocket, and special tool, with nano grade. Please visit our web www.tool-tool.com for more info.
No comments:
Post a Comment