Kəsmə aləti örtükləri kəsici alətlərin sürtünmə və aşınma xüsusiyyətlərini yaxşılaşdırır, buna görə də kəsmə əməliyyatlarında onlar vacibdir.Uzun illərdir ki, səth emal texnologiyası təminatçıları kəsici alətlərin aşınma müqavimətini, emal səmərəliliyini və xidmət müddətini yaxşılaşdırmaq üçün fərdi örtük həlləri hazırlayır.Unikal problem dörd elementə diqqət yetirmək və optimallaşdırmaqdan irəli gəlir: (i) kəsici alətin səthlərinin örtükdən əvvəl və sonra işlənməsi;(ii) örtük materialları;(iii) örtük konstruksiyaları;və (iv) örtülmüş kəsici alətlər üçün inteqrasiya olunmuş emal texnologiyası.
Kəsmə alətlərinin aşınma mənbələri
Kəsmə prosesi zamanı kəsici alətlə iş parçasının materialı arasındakı təmas zonasında bəzi aşınma mexanizmləri baş verir.Məsələn, çip və kəsici səth arasında birləşdirilmiş aşınma, iş parçasının materialındakı sərt nöqtələr tərəfindən alətin aşındırıcı aşınması və sürtünmə kimyəvi reaksiyalar (mexaniki təsir və yüksək temperatur nəticəsində materialın kimyəvi reaksiyaları) nəticəsində yaranan aşınma.Bu sürtünmə gərginlikləri kəsici alətin kəsici qüvvəsini azaldıb alətin xidmət müddətini qısaltdığından, əsasən kəsici alətin emal səmərəliliyinə təsir göstərir.
Səth örtüyü sürtünmə təsirini azaldır, kəsici alətin əsas materialı isə örtüyü dəstəkləyir və mexaniki gərginliyi udur.Sürtünmə sisteminin təkmilləşdirilmiş performansı məhsuldarlığı artırmaqla yanaşı, materiala qənaət edə və enerji istehlakını azalda bilər.
Emal xərclərinin azaldılmasında örtüyün rolu
Kəsmə alətinin ömrü istehsal dövriyyəsində mühüm xərc amilidir.Digər şeylər arasında, kəsici alətin xidmət müddəti, texniki xidmət tələb olunmadan əvvəl maşının fasiləsiz işlənə biləcəyi müddət kimi müəyyən edilə bilər.Kəsmə alətinin ömrü nə qədər uzun olarsa, istehsalda fasilələr səbəbindən xərclər bir o qədər az olar və maşının gördüyü daha az texniki xidmət işi olur.
Çox yüksək kəsmə temperaturlarında belə, kəsici alətin istifadə müddəti örtüklə uzadıla bilər, beləliklə emal xərclərini əhəmiyyətli dərəcədə azaldır.Bundan əlavə, kəsici alət örtüyü sürtkü mayelərinə ehtiyacı azalda bilər.Yalnız maddi xərcləri azaldır, həm də ətraf mühitin qorunmasına kömək edir.
Qapaqdan əvvəl və sonrakı emalın məhsuldarlığa təsiri
Müasir kəsmə əməliyyatlarında kəsici alətlər yüksək təzyiqlərə (>2 GPa), yüksək temperaturlara və istilik gərginliyinin daimi dövrlərinə dözməlidir.Kesici alətin örtülməsindən əvvəl və sonra müvafiq proseslə müalicə edilməlidir.
Alət örtüyünü kəsməzdən əvvəl, örtükün yapışmasını əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdırmaqla, sonrakı örtük prosesinə hazırlamaq üçün müxtəlif ilkin müalicə üsullarından istifadə edilə bilər.Kaplama ilə birlikdə işləyərək, alətin kəsici kənarının hazırlanması həm də kəsmə sürətini və qidalanma sürətini artıra və kəsici alətin ömrünü uzata bilər.
Kaplamadan sonrakı emal (kənarların hazırlanması, səthin işlənməsi və strukturlaşdırılması) həmçinin kəsici alətin optimallaşdırılmasında, xüsusən də çipin əmələ gəlməsi ilə mümkün erkən aşınmanın qarşısını almaq üçün həlledici rol oynayır (iş parçasının materialının kəsici kənarına yapışdırılması). alət).
Kaplama mülahizələri və seçimi
Kaplama performansı üçün tələblər çox fərqli ola bilər.Kəsmə kənarının temperaturunun yüksək olduğu emal şəraitində örtünün istiliyədavamlı aşınma xüsusiyyətləri son dərəcə əhəmiyyətli olur.Gözlənilir ki, müasir örtüklər də aşağıdakı xüsusiyyətlərə malik olmalıdır: yüksək temperaturda əla performans, oksidləşməyə davamlılıq, yüksək sərtlik (hətta yüksək temperaturda) və nanostrukturlu təbəqələrin dizaynı vasitəsilə mikroskopik möhkəmlik (plastiklik).
Effektiv kəsici alətlər üçün optimallaşdırılmış örtük yapışması və qalıq gərginliklərin ağlabatan paylanması iki həlledici amildir.Birincisi, substrat materialı ilə örtük materialı arasındakı qarşılıqlı əlaqəni nəzərə almaq lazımdır.İkincisi, örtük materialı ilə emal ediləcək material arasında mümkün qədər az yaxınlıq olmalıdır.Kaplama ilə iş parçası arasında yapışma ehtimalı müvafiq alət həndəsəsindən istifadə etməklə və örtüyü cilalamaqla əhəmiyyətli dərəcədə azaldıla bilər.
Alüminium əsaslı örtüklər (məsələn, AlTiN) kəsici sənayedə kəsici alət örtükləri kimi istifadə olunur.Yüksək kəsmə temperaturlarının təsiri altında bu alüminium əsaslı örtüklər emal zamanı özünü daim yeniləyən, örtüyü və onun altındakı substrat materialını oksidləşdirici təsirdən qoruyan nazik və sıx alüminium oksid təbəqəsi yarada bilər.
Bir örtükün sərtliyi və oksidləşmə müqaviməti alüminium tərkibini və örtük strukturunu dəyişdirərək tənzimlənə bilər.Məsələn, alüminium tərkibini artırmaqla, nano-strukturlardan və ya mikro ərintilərdən istifadə etməklə (yəni, aşağı tərkibli elementlərlə alaşımlama) örtüyün oksidləşmə müqavimətini artırmaq olar.
Kaplama materialının kimyəvi tərkibinə əlavə olaraq, örtük strukturunda dəyişikliklər örtükün işinə əhəmiyyətli dərəcədə təsir göstərə bilər.Fərqli kəsici alət performansı örtük mikro strukturunda müxtəlif elementlərin paylanmasından asılıdır.
Hal-hazırda, istənilən performansı əldə etmək üçün müxtəlif kimyəvi tərkibli bir neçə tək örtük təbəqəsi kompozit örtük qatına birləşdirilə bilər.Bu tendensiya gələcəkdə də inkişaf etməyə davam edəcək – xüsusilə üç yüksək ionlaşmış örtük prosesini birləşdirən HI3 (Yüksək İonlaşma Üçlü) qövs buxarlanması və püskürən hibrid örtük texnologiyası kimi yeni örtük sistemləri və örtük prosesləri vasitəsilə.
Hərtərəfli bir örtük olaraq, titan-silikon əsaslı (TiSi) örtüklər əla emal qabiliyyətini təklif edir.Bu örtüklər həm müxtəlif karbid tərkibli yüksək sərtlikli poladların (əsas sərtliyi HRC 65-ə qədər), həm də orta sərtlikdəki poladların (əsas sərtliyi HRC 40) emalı üçün istifadə edilə bilər.Kaplama strukturunun dizaynı müxtəlif emal tətbiqlərinə uyğun olaraq uyğunlaşdırıla bilər.Nəticədə, titan silikon əsaslı örtüklü kəsici alətlər yüksək alaşımlı, aşağı alaşımlı poladlardan bərkimiş poladlara və titan ərintilərinə qədər geniş çeşiddə iş parçası materiallarının kəsilməsi və emalı üçün istifadə edilə bilər.Düz iş parçaları üzərində yüksək keyfiyyətli kəsmə testləri (sərtlik HRC 44) göstərdi ki, örtülmüş kəsici alətlər ömrünü təxminən iki dəfə artıra və səth pürüzlülüyünü təxminən 10 dəfə azalda bilər.
Titan-silikon əsaslı örtük səthin sonrakı cilalanmasını minimuma endirir.Bu cür örtüklərin yüksək kəsmə sürəti, yüksək kənar temperaturu və yüksək metal çıxarma sürəti ilə emalda istifadə ediləcəyi gözlənilir.
Bəzi digər PVD örtükləri üçün (xüsusilə mikro-alaşımlı örtüklər) örtük şirkətləri müxtəlif optimallaşdırılmış səth emal həllərini araşdırmaq və inkişaf etdirmək üçün prosessorlarla da sıx əməkdaşlıq edirlər.Buna görə də, emal səmərəliliyində, kəsici alətlərdən istifadədə, emal keyfiyyətində və material, örtük və emal arasında qarşılıqlı əlaqədə əhəmiyyətli təkmilləşdirmələr mümkündür və praktiki olaraq tətbiq edilə bilər.Peşəkar örtük partnyoru ilə işləməklə, istifadəçilər həyat dövrü ərzində alətlərinin istifadə səmərəliliyini artıra bilərlər.
Göndərmə vaxtı: 07 noyabr 2022-ci il