刀具市場(chǎng)推行新工藝 納米技術(shù)獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷
2010年10月29日 15:2 4221次瀏覽 來(lái)源: 金屬加工在線 分類: 鎢
全球原材料的上漲及全球化競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手?jǐn)?shù)目不斷的增加,以高品質(zhì)產(chǎn)品、優(yōu)良的服務(wù)為客戶創(chuàng)造價(jià)值成為競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵,為此,刀具制造商也在積極地為自身發(fā)展以及為整個(gè)行業(yè)的進(jìn)步尋求更好的出路。
由世界主要刀具材料分布圖可見(jiàn),其中高速鋼占到35%,硬質(zhì)合金占15%。目前鎢的主要產(chǎn)區(qū)在阿爾卑斯山、喜瑪拉雅山脈以及太平洋周邊地區(qū)。中國(guó)擁有60%的鎢礦藏,國(guó)際市場(chǎng)上由于原材料緊缺,APT的價(jià)格在最近的幾年中從每噸50美元漲到每噸250美元左右。而成本的增加終將轉(zhuǎn)嫁到刀具終端用戶身上。目前世界上相關(guān)的研究機(jī)構(gòu)針對(duì)此類情況,正在進(jìn)行積極研究,主要的研究方案是盡最大可能減少刀具中鎢的用量,主要方法為只在刀具的關(guān)鍵部分使用鎢或設(shè)計(jì)特殊的刀具幾何形狀。(數(shù)據(jù)來(lái)源:OECD,ifo-Institut,VDW,VDMA,Nationalassociation,GardnerPublications,此數(shù)據(jù)不包含零部件)。
從刀具行業(yè)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以看出,未來(lái)硬質(zhì)合金所占比率將逐步增大.而高速鋼產(chǎn)品的比率將逐步減少。日本刀具協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,中國(guó)已經(jīng)成為世界上最大的機(jī)床消費(fèi)國(guó),緊接著為日本、美國(guó)、意大利等。亞洲經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)迅速,根據(jù)亞洲開(kāi)發(fā)銀行的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),中國(guó)2007年的GDP增長(zhǎng)約為10%,印度約為8%。在良好的經(jīng)濟(jì)環(huán)境下,日本金屬加工業(yè)近年也持續(xù)高增長(zhǎng),從刀具產(chǎn)值來(lái)看,硬質(zhì)合金刀具的產(chǎn)量近年持續(xù)增長(zhǎng),而高速鋼刀具開(kāi)始呈現(xiàn)下降趨勢(shì),硬質(zhì)合金的進(jìn)出口量均顯著增長(zhǎng),主要的出口對(duì)象為亞洲,其次為歐洲,然后為北美及其他地區(qū)。
高速加工已被普遍認(rèn)為是提高產(chǎn)量、降低制造成本的加工技術(shù)。干式加工或微量潤(rùn)滑概念是如今加工業(yè)為減少環(huán)保及生產(chǎn)成本的主要目標(biāo)。對(duì)刀具制造商和涂層供應(yīng)商而言,最重要的是生產(chǎn)率。切削性能(切削速度,單位時(shí)間切削量)提高20%,制造成本將減少15%。越來(lái)越嚴(yán)苛的加工要求需要刀具材料和涂層進(jìn)一步發(fā)展,改善加工條件及改進(jìn)刀具設(shè)計(jì)。目前面對(duì)的挑戰(zhàn)及需要改進(jìn)的地方主要包括:機(jī)械和結(jié)構(gòu)特性:硬度、強(qiáng)度、耐磨性;熱和化學(xué)特性:耐熱性、絕緣性、催化性;生物特性:適應(yīng)性、殺蟲(chóng)特性;電子和光學(xué)特性:反射性、透明性等。近年來(lái),(Ti,Al)涂層的硬質(zhì)合金刀具在高性能刀具市場(chǎng)上已經(jīng)占據(jù)了主導(dǎo)地位。在某些特殊應(yīng)用場(chǎng)合的高需求促進(jìn)了特殊涂層或精確涂層的發(fā)展。
納米源自希臘語(yǔ)的“矮子”,1納米等于10的負(fù)9次方米,納米技術(shù)是指設(shè)計(jì)、生產(chǎn)能夠?qū)⑽镔|(zhì)結(jié)構(gòu)的外型及尺寸控制在納米級(jí)的裝置和系統(tǒng),其范圍界定在0.1~100nm范圍內(nèi)。納米之所以重要主要有兩點(diǎn)原因,一是其表面/體積比使其具備了獨(dú)特的表面特性優(yōu)勢(shì);二是量子效應(yīng)。
納米材料和納米結(jié)構(gòu)材料的主要形式有:原子簇、納米粒子、納米層、納米纖維;多層式(層的厚度在納術(shù)級(jí)范圍內(nèi));納米結(jié)構(gòu)涂層或納米涂層;納米結(jié)構(gòu)的粒狀材料等。納米級(jí)涂層:涂層至少有一個(gè)尺寸(如晶?;颡?dú)立的層)小于100nm。納米晶粒涂層比傳統(tǒng)的粗粒涂層具有更低的磨損率、更高的硬度和強(qiáng)度,微小的顆粒尺寸改變了涂層的破裂形式和材料去除機(jī)制,但關(guān)健問(wèn)題是在熱應(yīng)力下保持顆粒的尺寸。納米混合涂層包含至少兩個(gè)相位(晶相和非晶相)或兩個(gè)結(jié)晶狀態(tài)。尺寸、體積和納米晶粒的分布以及非晶相的厚度需要優(yōu)化,以找到在超硬度和強(qiáng)度間的平衡點(diǎn),需要考慮熱穩(wěn)定性,在涂層過(guò)程中及后來(lái)的階段顯示出的非混合性、分解拐點(diǎn)和偏析現(xiàn)象。納米多層結(jié)構(gòu)由不同材料的納米層交替組成,具有各向異性的特性,加強(qiáng)了單層鍍層的性能,通過(guò)不同的交替層相互輔助,改善了涂層特性。
樂(lè)觀的估計(jì),在未來(lái)7~8年間納米技術(shù)所創(chuàng)造的價(jià)值將達(dá)到30億美元,即使是悲觀的估計(jì)也可達(dá)到10億美元。
責(zé)任編輯:仁可
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