刀具软涂层技术研究

摘要

环境污染问题是当今世界面临的三大问题之一，其恶化程度与日俱增，正在对人类社会的生存与发展造成严重威胁。切削加工中使用的切削液是机械工业中最大的污染源，它的废液处理从技术上、成本上都是个难题。为了适应绿色制造的要求，在切削加工中，应该尽量避免使用切削液。为此，在刀具表面涂敷一层固体润滑涂层(又称刀具软涂层)，它可以代替切削液，实现干切削。本文选择具有减摩润滑性能的三种固体润滑剂材料MoS2、石墨、Al2O3粉末作为固体润滑涂层材料，实验研究了它们的不同配比、不同涂层工艺参数等对涂层减摩性能的影响。整个实验分为模拟实验和切削实验。 在模拟实验阶段，借助于M-2型摩擦磨损实验机、KYKY2800扫描电子显微镜分析了涂层材料配比和涂层工艺对固体润滑涂层性能的影响。1.通过正交实验优化了三种固体润滑材料的最佳质量配比为：MoS2：石墨：Al2O3=12：5：3。2.通过改变涂层制备中的工艺参数，研究其减摩性能，得出了最佳的工艺参数为：烘干温度、烘干时间和水煮时间分别为200℃、60min和90min。 在切削实验阶段，选用高速钢刀具如：车刀、钻头、丝锥等进行了刀具软涂层试验，收到理想的试验效果。研究结果表明，软涂层刀具比未涂层刀具在切削过程中切削温度有所降低；使用寿命得到了提高；积屑瘤的生长得到有效抑制，提高了加工工件的表面质量。这表明在刀具表面涂覆复合固体润滑剂涂层具有良好的自润滑作用。 利用扫描电镜对软涂层刀具磨损前后的表面状况进行了分析，并对软涂层的减摩机理进行了探讨。发现在形成的固体润滑膜的结构中，三种固体润滑材料在摩擦过程中已经形成了一种新的润滑膜结构，这种新润滑膜的减摩性能明显优于单因素形成的固体润滑膜。所以在刀具表面涂覆一层复合固体润滑材料，切削时与工件表面间形成一种固体润滑膜，它具有较低的摩擦系数，能够起到润滑作用，在切削中可以代替切削液，实现干切削，从而为实现绿色制造奠定基础。

目录

文摘

英文文摘

独创性说明及关于论文使用授权的说明

引 言

1文献综述

2实验原理和实验设计

3固体润滑涂层的模拟实验研究

4固体润滑涂层的切削实验研究

5结论与展望

参考文献

附录A 固体润滑涂层的扫描电镜分析图

致谢

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