[发明专利]特别用于重型操作的涂覆硬质合金刀片

说明书

本发明涉及具有富粘结相表面区域的涂覆硬质合金刀片，该刀片具有改善的刀刃安全性、耐磨性并且结合了极佳的抗塑性变形能力，尤其适用于非常大型钢铁零件的重型粗车削操作。

对于车削不锈钢及普通钢的钢材料，涂覆硬质合金刀片被广泛使用，特别是具有富粘结相硬质合金刀体的CVD涂覆刀片。

通过富粘结相表面区域，能够使应用领域得到扩大。最常用的类型是具有0-30μm厚的表面区域的硬质合金刀体，该表面区域基本不含立方相并且适度地富集粘结相。例子为US 4,277,283、US 4,610,931、US 4,830,283以及US 5,106,674。

富粘结相硬质合金刀片的另一种类型是所谓的分层型，该分层型通过使用这样的粉末和具备控制冷却的烧结工艺来实现，所述粉末具有精心控制的碳含量。这种类型具有15-45μm厚的表面区域，该区域由基本上平行于外部表面的多个薄的粘结相分层而使得粘结相极为富集。在大规模生产中，难以控制碳，并且实际当中也很少使用分层粘结相富集。

EP-A-603143公开了具有富粘结相表面区域的硬质合金，所述硬质合金包括WC以及粘结相中的立方相，其中富粘结相表面区域具有基本上不含立方相的外部部分以及具有立方相和分层粘结相层的内部部分。因而这是前面提到的两种类型粘结相富集的组合。

本发明所涉及的重型加工操作，其特征在于通过非切削加工和切削加工使用相对大的力来成形工件。这种操作包括非切削成形加工，如挤压、碾轧、拉延和变薄拉伸；切削加工，如冲孔、剪切、拉削；以及大力(high force)钻；磨；铣和车削加工。重型加工操作的特征在于，施加在工件上的功以及工具与工件之间的摩擦共同产生了足够的热，使工件变形以及导致高工具磨损率。

重型应用的一个例子是对非常大型钢铁零件进行重型粗车削操作，所述非常大型钢铁零件例如用于船舶的驱动轴和用于风力发电厂的轴，所述轴能达到20米长并且直径达到1.5米，其中所使用的大型切削刀片的iC≥19mm，厚度≥6mm，其中iC是刀片内接圆的直径。由于锻造轴通常为椭圆形并且其表面具有锻造外壳及杂质(氧化膜)，因此对于切削刀片的要求极高。椭圆形使得在切削操作期间的切削深度(DOC)有时候为零。钢的类型可以是低合金钢或者碳钢，例如韧淬火钢。此外，切削数据最多能达到2.5mm的进给量以及达到30mm的切削深度。这些共同使得切削工具刀片在韧性、抗塑性变形能力以及抗磨性上需具备很高的要求。

本发明的目的是提供切削工具刀片，其尤其适用于重型应用，如非常大型钢铁零件的重型粗车削加工。

本发明的另一目的是提供切削工具刀片，其具有改善的刀刃安全性、抗磨性并且结合有极高的抗塑性变形能力。

现在已经令人惊讶地发现，主要在上述切削操作中针对不同需求表现出改善特性的切削工具刀片可以通过以下方式获得，即提供一种切削工具刀片，其包括：具有分层富粘结相表面区域的并且具有良好均衡的碳含量硬质合金刀体，该区域部分地不含有立方相，该碳含量给出了游离碳、石墨的非常确定的含量，在硬质合金刀体的内部部分，优选结合有柱状TiC_xN_y层以及后处理α-Al₂O₃顶层。

根据本发明，提供了一种涂覆切削工具刀片，其包括硬质合金和涂层，所述硬质合金具有W含量极低的粘结相以及部分地不含立方相的分层富粘结相表面区域，所述涂层优选包括柱状TiC_xN_y层以及后处理α-Al₂O₃顶层。刀片很大，其iC≥19mm，优选30-60mm，厚度≥6mm，优选9-20mm。