I rivestimenti di l'utensili di taglio migliuranu e proprietà di attritu è di usura di l'utensili di taglio, per quessa sò essenziali in l'operazioni di taglio. Dapoi parechji anni, i fornitori di tecnulugia di trasfurmazione di e superfici anu sviluppatu suluzioni di rivestimentu persunalizate per migliurà a resistenza à l'usura di l'utensili di taglio, l'efficienza di a machinazione è a durata di serviziu. A sfida unica vene da l'attenzione è l'ottimisazione di quattru elementi: (i) trasfurmazione pre- è post-rivestimentu di e superfici di l'utensili di taglio; (ii) materiali di rivestimentu; (iii) strutture di rivestimentu; è (iv) tecnulugia di trasfurmazione integrata per utensili di taglio rivestiti.
Fonti di usura di l'utensili di taglio
Durante u prucessu di tagliu, certi miccanismi di usura si verificanu in a zona di cuntattu trà l'utensile di tagliu è u materiale di a pezza. Per esempiu, l'usura ligata trà u truciolo è a superficia di tagliu, l'usura abrasiva di l'utensile da punti duri in u materiale di a pezza, è l'usura causata da reazioni chimiche di attritu (reazioni chimiche di u materiale causate da l'azione meccanica è da e temperature elevate). Siccomu queste tensioni di attritu riducenu a forza di tagliu di l'utensile di tagliu è accurtanu a vita di l'utensile, affettanu principalmente l'efficienza di lavorazione di l'utensile di tagliu.
U rivestimentu superficiale riduce l'effettu di l'attritu, mentre chì u materiale di basa di l'utensile di taglio sustene u rivestimentu è assorbe u stress meccanicu. A prestazione migliorata di u sistema di attritu pò risparmià materiale è riduce u cunsumu d'energia in più di aumentà a produttività.
U rolu di u rivestimentu in a riduzione di i costi di trasfurmazione
A vita di l'utensile di taglio hè un fattore di costu impurtante in u ciclu di pruduzzione. Frà altre cose, a vita di l'utensile di taglio pò esse definita cum'è u tempu chì una macchina pò esse lavorata senza interruzzione prima chì a manutenzione sia necessaria. Più longa hè a vita di l'utensile di taglio, più bassi sò i costi dovuti à l'interruzzioni di pruduzzione è menu travagliu di manutenzione chì a macchina deve fà.
Ancu à temperature di taglio assai elevate, a vita di l'utensile di taglio pò esse allungata cù u rivestimentu, riducendu cusì significativamente i costi di lavorazione. Inoltre, u rivestimentu di l'utensile di taglio pò riduce a necessità di fluidi lubrificanti. Non solu riduce i costi di i materiali, ma aiuta ancu à prutege l'ambiente.
Effettu di u trattamentu di pre- è post-rivestimentu nantu à a produttività
In l'operazioni di taglio muderne, l'utensili di taglio devenu suppurtà pressioni elevate (> 2 GPa), temperature elevate è cicli custanti di stress termicu. Prima è dopu u rivestimentu di l'utensile di taglio, deve esse trattatu cù u prucessu adattatu.
Prima di u rivestimentu di l'utensile di taglio, diversi metudi di pretrattamentu ponu esse aduprati per preparà u prucessu di rivestimentu susseguente, mentre migliurendu significativamente l'adesione di u rivestimentu. Travagliendu in cunghjunzione cù u rivestimentu, a preparazione di u tagliente di l'utensile pò ancu aumentà a velocità di taglio è a velocità di avanzamentu, è allargà a vita di l'utensile di taglio.
U post-trattamentu di u rivestimentu (preparazione di u tagliu, trattamentu di a superficia è strutturazione) ghjoca ancu un rolu determinante in l'ottimisazione di l'utensile di taglio, in particulare per impedisce una pussibile usura precoce per via di a furmazione di trucioli (incollaggio di u materiale di a pezza à u tagliente di l'utensile).
Cunsiderazioni di rivestimentu è selezzione
I requisiti per e prestazioni di u rivestimentu ponu esse assai diversi. In cundizioni di machinazione induve a temperatura di u tagliente hè alta, e caratteristiche di usura resistenti à u calore di u rivestimentu diventanu estremamente impurtanti. Si prevede chì i rivestimenti muderni devenu ancu avè e seguenti caratteristiche: eccellenti prestazioni à alta temperatura, resistenza à l'ossidazione, alta durezza (ancu à alte temperature) è tenacità microscopica (plasticità) attraversu a cuncepzione di strati nanostrutturati.
Per strumenti di taglio efficienti, l'adesione ottimizzata di u rivestimentu è una distribuzione ragionevule di e tensioni residue sò dui fattori decisivi. Prima, l'interazione trà u materiale di u sustratu è u materiale di rivestimentu deve esse cunsiderata. Siconda, ci deve esse a minima affinità pussibule trà u materiale di rivestimentu è u materiale da trasfurmà. A pussibilità d'adesione trà u rivestimentu è a pezza pò esse ridutta significativamente aduprendu una geometria adatta di l'utensile è lucidendu u rivestimentu.
I rivestimenti à basa d'aluminiu (per esempiu AlTiN) sò cumunamente usati cum'è rivestimenti di utensili da taglio in l'industria di u taglio. Sottu l'azione di alte temperature di taglio, questi rivestimenti à basa d'aluminiu ponu furmà un stratu finu è densu d'ossidu d'aluminiu chì si rinnova continuamente durante a lavorazione, prutege u rivestimentu è u materiale di u substratu sottu à ellu da l'attaccu ossidativu.
A durezza è a prestazione di resistenza à l'ossidazione di un rivestimentu ponu esse aghjustate mudificendu u cuntenutu d'aluminiu è a struttura di u rivestimentu. Per esempiu, aumentendu u cuntenutu d'aluminiu, aduprendu nanostrutture o microlega (vale à dì, lega cù elementi à bassu cuntenutu), a resistenza à l'ossidazione di u rivestimentu pò esse migliurata.
In più di a cumpusizione chimica di u materiale di rivestimentu, i cambiamenti in a struttura di u rivestimentu ponu influenzà significativamente e prestazioni di u rivestimentu. E diverse prestazioni di l'utensili di taglio dipendenu da a distribuzione di i vari elementi in a microstruttura di u rivestimentu.
Oghje ghjornu, parechji strati di rivestimentu singuli cù diverse cumpusizioni chimiche ponu esse cumminati in un stratu di rivestimentu cumpostu per ottene a prestazione desiderata. Sta tendenza continuerà à sviluppassi in u futuru - in particulare per via di novi sistemi di rivestimentu è prucessi di rivestimentu, cum'è a tecnulugia di rivestimentu ibrida di evaporazione à arcu HI3 (High Ionization Triple) è sputtering chì combina trè prucessi di rivestimentu altamente ionizzati in unu.
Cum'è un rivestimentu cumpletu, i rivestimenti à basa di titaniu-siliciu (TiSi) offrenu una eccellente machinabilità. Quessi rivestimenti ponu esse aduprati per a trasfurmazione di acciai di alta durezza cù diversi cuntenuti di carburi (durezza di u core finu à HRC 65) è acciai di media durezza (durezza di u core HRC 40). U disignu di a struttura di u rivestimentu pò esse adattatu di cunsiguenza à e diverse applicazioni di machinazione. Di cunsiguenza, l'utensili di taglio rivestiti à basa di titaniu-siliciu ponu esse aduprati per taglià è trasfurmà una vasta gamma di materiali di pezzi da travagliu, da acciai altamente legati è bassamente legati à acciai temprati è leghe di titaniu. I testi di taglio di alta finitura nantu à pezzi piani (durezza HRC 44) anu dimustratu chì l'utensili di taglio rivestiti ponu aumentà a so vita di quasi duie volte è riduce a rugosità superficiale di circa 10 volte.
U rivestimentu à basa di titaniu-siliciu minimizza a lucidatura superficiale successiva. Tali rivestimenti saranu aduprati in trasfurmazioni cù alte velocità di taglio, alte temperature di taglio è alti tassi di rimozione di metallo.
Per certi altri rivestimenti PVD (in particulare i rivestimenti microlegati), e cumpagnie di rivestimentu travaglianu ancu strettamente cù i trasfurmatori per ricercà è sviluppà diverse suluzioni ottimizzate per u trattamentu di e superfici. Dunque, sò pussibuli è praticamente applicabili miglioramenti significativi in l'efficienza di a machinazione, l'usu di l'utensili di taglio, a qualità di a machinazione è l'interazione trà u materiale, u rivestimentu è a machinazione. Travagliendu cù un cumpagnu di rivestimentu prufessiunale, l'utilizatori ponu aumentà l'efficienza di utilizzazione di i so strumenti in tuttu u so ciclu di vita.
Data di publicazione: 7 di nuvembre di u 2022