Snygereedskapbedekkings verbeter die wrywing- en slytasie-eienskappe van snygereedskap, en daarom is hulle noodsaaklik in snybedrywighede. Vir baie jare het oppervlakverwerkingstegnologieverskaffers pasgemaakte bedekkingsoplossings ontwikkel om snygereedskap se slytasieweerstand, bewerkingsdoeltreffendheid en lewensduur te verbeter. Die unieke uitdaging spruit uit die aandag en optimalisering van vier elemente: (i) voor- en na-bedekkingsverwerking van snygereedskapoppervlaktes; (ii) bedekkingsmateriale; (iii) bedekkingsstrukture; en (iv) geïntegreerde verwerkingstegnologie vir bedekte snygereedskap.
Slytingsbronne vir snygereedskap
Tydens die snyproses vind daar slytasiemeganismes plaas in die kontaksone tussen die snygereedskap en die werkstukmateriaal. Byvoorbeeld, gebonde slytasie tussen die spaander en die snyoppervlak, skuurslytasie van die gereedskap deur harde punte in die werkstukmateriaal, en slytasie veroorsaak deur wrywingschemiese reaksies (chemiese reaksies van die materiaal veroorsaak deur meganiese werking en hoë temperature). Aangesien hierdie wrywingsspannings die snykrag van die snygereedskap verminder en die gereedskapslewe verkort, beïnvloed dit hoofsaaklik die bewerkingsdoeltreffendheid van die snygereedskap.
Die oppervlakbedekking verminder die effek van wrywing, terwyl die basismateriaal van die snygereedskap die bedekking ondersteun en meganiese spanning absorbeer. Die verbeterde werkverrigting van die wrywingstelsel kan materiaal bespaar en energieverbruik verminder, benewens die verhoging van produktiwiteit.
Die rol van bedekking in die vermindering van verwerkingskoste
Die lewensduur van die snygereedskap is 'n belangrike kostefaktor in die produksiesiklus. Die lewensduur van die snygereedskap kan onder andere gedefinieer word as die tyd wat 'n masjien sonder onderbreking bewerk kan word voordat onderhoud benodig word. Hoe langer die lewensduur van die snygereedskap, hoe laer die koste as gevolg van produksieonderbrekings en hoe minder onderhoudswerk hoef die masjien te doen.
Selfs by baie hoë snytemperature kan die lewensduur van die snygereedskap met 'n bedekking verleng word, wat die masjineringskoste aansienlik verminder. Boonop kan die bedekking van snygereedskap die behoefte aan smeervloeistowwe verminder. Dit verminder nie net materiaalkoste nie, maar help ook om die omgewing te beskerm.
Effek van voor- en na-bedekkingsverwerking op produktiwiteit
In moderne snybedrywighede moet snygereedskap hoë druk (>2 GPa), hoë temperature en konstante siklusse van termiese spanning weerstaan. Voor en na die bedekking van die snygereedskap moet dit met die toepaslike proses behandel word.
Voor die bedekking van die snygereedskap kan verskeie voorbehandelingsmetodes gebruik word om voor te berei vir die daaropvolgende bedekkingsproses, terwyl die adhesie van die bedekking aansienlik verbeter word. Deur saam met die bedekking te werk, kan die voorbereiding van die snykant van die gereedskap ook die snyspoed en toevoersnelheid verhoog, en die lewensduur van die snygereedskap verleng.
Die nabewerking van die bedekking (randvoorbereiding, oppervlakverwerking en strukturering) speel ook 'n bepalende rol in die optimalisering van die snygereedskap, veral om moontlike vroeë slytasie deur die vorming van skyfies (binding van werkstukmateriaal aan die snykant van die gereedskap) te voorkom.
Oorwegings en keuse van bedekkings
Die vereistes vir bedekkingsprestasie kan baie verskil. Onder bewerkingstoestande waar die snykanttemperatuur hoog is, word die hittebestande slytasie-eienskappe van die bedekking uiters belangrik. Daar word verwag dat moderne bedekkings ook die volgende eienskappe moet hê: uitstekende hoëtemperatuurprestasie, oksidasieweerstand, hoë hardheid (selfs by hoë temperature) en mikroskopiese taaiheid (plastisiteit) deur die ontwerp van nanogestruktureerde lae.
Vir doeltreffende snygereedskap is geoptimaliseerde adhesie van die deklaag en 'n redelike verspreiding van residuele spannings twee deurslaggewende faktore. Eerstens moet die interaksie tussen die substraatmateriaal en die deklaagmateriaal in ag geneem word. Tweedens moet daar so min affiniteit as moontlik wees tussen die deklaagmateriaal en die materiaal wat verwerk moet word. Die moontlikheid van adhesie tussen die deklaag en die werkstuk kan aansienlik verminder word deur 'n gepaste gereedskapgeometrie te gebruik en die deklaag te poleer.
Aluminium-gebaseerde bedekkings (bv. AlTiN) word algemeen as snygereedskapbedekkings in die snybedryf gebruik. Onder die werking van hoë snytemperature kan hierdie aluminium-gebaseerde bedekkings 'n dun en digte laag aluminiumoksied vorm wat voortdurend tydens bewerking hernu word en die bedekking en die substraatmateriaal daaronder teen oksidatiewe aanval beskerm.
Die hardheid en oksidasieweerstand van 'n deklaag kan aangepas word deur die aluminiuminhoud en die deklaagstruktuur te verander. Byvoorbeeld, deur die aluminiuminhoud te verhoog, nanostrukture of mikrolegering (d.w.s. legering met elemente met 'n lae inhoud) te gebruik, kan die oksidasieweerstand van die deklaag verbeter word.
Benewens die chemiese samestelling van die bedekkingsmateriaal, kan veranderinge in die bedekkingsstruktuur die werkverrigting van die bedekking aansienlik beïnvloed. Die verskillende snygereedskapprestasie hang af van die verspreiding van die verskillende elemente in die bedekkingsmikrostruktuur.
Deesdae kan verskeie enkele bedekkingslae met verskillende chemiese samestellings in 'n saamgestelde bedekkingslaag gekombineer word om die verlangde werkverrigting te verkry. Hierdie tendens sal in die toekoms voortduur – veral deur nuwe bedekkingstelsels en bedekkingsprosesse, soos die HI3 (High Ionization Triple) boogverdamping en verstuiwingshibriede bedekkingstegnologie wat drie hoogs geïoniseerde bedekkingsprosesse in een kombineer.
As 'n algehele laag bied titanium-silikon-gebaseerde (TiSi) bedekkings uitstekende bewerkbaarheid. Hierdie bedekkings kan gebruik word vir die verwerking van beide hoëhardheidstaal met verskillende karbiedinhoud (kernhardheid tot HRC 65) en mediumhardheidstaal (kernhardheid HRC 40). Die ontwerp van die bedekkingsstruktuur kan dienooreenkomstig aangepas word by die verskillende bewerkingstoepassings. Gevolglik kan titanium-silikon-gebaseerde bedekte snygereedskap gebruik word vir die sny en verwerking van 'n wye reeks werkstukmateriale, van hooggelegeerde, lae-gelegeerde staal tot verharde staal en titaniumlegerings. Hoë-afwerking snytoetse op plat werkstukke (hardheid HRC 44) het getoon dat bedekte snygereedskap die lewensduur daarvan met byna twee keer kan verhoog en die oppervlakruheid met ongeveer 10 keer kan verminder.
Die titanium-silikon-gebaseerde laag verminder daaropvolgende oppervlakpolering. Sulke bedekkings sal na verwagting gebruik word in verwerking met hoë snysnelhede, hoë randtemperature en hoë metaalverwyderingstempo's.
Vir sommige ander PVD-bedekkings (veral mikro-gelegeerde bedekkings), werk bedekkingsmaatskappye ook nou saam met verwerkers om verskeie geoptimaliseerde oppervlakverwerkingsoplossings te ondersoek en te ontwikkel. Daarom is beduidende verbeterings in bewerkingsdoeltreffendheid, snygereedskapgebruik, bewerkingskwaliteit en die interaksie tussen materiaal, bedekking en bewerking moontlik en prakties toepaslik. Deur saam met 'n professionele bedekkingsvennoot te werk, kan gebruikers die benuttingsdoeltreffendheid van hul gereedskap dwarsdeur hul lewensiklus verhoog.
Plasingstyd: 7 Nov 2022