Performance of laser-treated AISI-M2 cutting tools for peeling beech

摘要

For many wood machining processes, the interest of tool steels remains very important because of their good tool edge accuracy and easy grinding. The main problem is their low resistance to wearing and corrosion. In order to increase their performance, a laser melting and cladding applied on the tool edges is presented in this paper. Firstly, annealed AISI-M2 bar was melted, and M2 powder was cladded onto the AISI L2 substrate by a laser beam. The microstructure and microhardness of the M2 melted and M2 clad were characterised. Secondly, their wear resistance was tested for peeling beech wood. The experimental results show that metallurgical structure obtained by conventional heat treatment for the M2 was ferritic polycrystalline with coarse primary carbides, and the microstructure of the M2 melted and M2 clad, in which whole primary carbides were completely dissolved during laser melting and cladding, was observed to reveal fine iron dendritic structure. The M2 melted and M2 clad, which were almost the same in microhardness, had larger microhardness compared to the M2 conventional. The wear resistance and wear pattern of the M2 melted and M2 clad cutting tools in peeling beech were better than those of the M2 conventional cutting tool. Also the M2 melted and M2 clad cutting tools produced better surface quality of veneer and retained better cutting edges roughness compared to the M2 conventional. In vielen Holzbearbeitungsverfahren ist der Werkzeugstahl im Hinblick auf die Schneidgenauigkeit und die einfache Schleifbarkeit weiterhin von großem Interesse. Das Hauptproblem ist die geringe Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit. Um die Werkzeugeigenschaften zu verbessern, wurden hier die Werkzeugschneiden mittels Laserschmelzen und Beschichten behandelt. Zunächst wurde ein geglühter AISI-M2 Stab geschmolzen und das AISI L2 Substrat wurde mit M2 Puder mittels Laser beschichtet. Die Mikrostruktur und die Mikrohärte von M2 geschmolzen und M2 beschichtet wurden bestimmt. Als nächstes wurde die Verschleißbeständigkeit beim Schälen von Buchenholz untersucht. Die Versuchsergebnisse zeigen, dass die durch konventionelle Wärmebehandlung erzeugte metallurgische Struktur von M2 ferritisch polykristallin mit groben Primärkarbiden ist, wohingegen die Mikrostruktur von M2 geschmolzen und M2 beschichtet, deren Polykarbide durch das Laserschmelzen und Beschichten vollkommen aufgelöst wurden, eine feine dendritische Struktur aufwiesen. M2 geschmolzen und M2 beschichtet hatten eine nahezu identische Mikrohärte. Diese war größer als die von konventionellem M2. Beim Schälen von Buchenholz waren die Verschleißbeständigkeit, das Verschleißbild von M2 geschmolzenen und M2 beschichteten Schneidwerkzeugen sowie die Oberflächenqualität von Furnieren und die Rauhigkeit der Schneidkanten besser als die von konventionellen M2 Schneidwerkzeugen.