Selv ved meget høje skæretemperaturer kan skæreværktøjets levetid forlænges med belægning, hvilket reducerer bearbejdningsomkostningerne betydeligt. Derudover kan belægning af skæreværktøj reducere behovet for smørevæsker. Det reducerer ikke kun materialeomkostningerne, men hjælper også med at beskytte miljøet.
Effekt af præ- og post-coatingbehandling på produktivitet
I moderne skæreoperationer skal skæreværktøjer modstå høje tryk (>2 GPa), høje temperaturer og konstante termiske belastningscyklusser. Før og efter belægningen af skæreværktøjet skal det behandles med den passende proces.
Før belægning af skæreværktøjet kan forskellige forbehandlingsmetoder anvendes til at forberede den efterfølgende belægningsproces, samtidig med at belægningens vedhæftning forbedres betydeligt. Ved at arbejde sammen med belægningen kan forberedelsen af værktøjets skærkant også øge skærehastigheden og tilspændingshastigheden og forlænge skæreværktøjets levetid.
Efterbehandlingen af belægningen (kantforberedelse, overfladebearbejdning og strukturering) spiller også en afgørende rolle i optimeringen af skæreværktøjet, især for at forhindre mulig tidlig slitage på grund af spåndannelse (binding af emnemateriale til værktøjets skærekant).
Overvejelser og valg af belægning
Kravene til belægningens ydeevne kan være meget forskellige. Under bearbejdningsforhold, hvor skærtemperaturen er høj, bliver belægningens varmebestandige slidegenskaber ekstremt vigtige. Det forventes, at moderne belægninger også skal have følgende egenskaber: fremragende ydeevne ved høje temperaturer, oxidationsbestandighed, høj hårdhed (selv ved høje temperaturer) og mikroskopisk sejhed (plasticitet) gennem designet af nanostrukturerede lag.
For effektive skæreværktøjer er optimeret belægningsvedhæftning og en rimelig fordeling af restspændinger to afgørende faktorer. For det første skal interaktionen mellem substratmaterialet og belægningsmaterialet tages i betragtning. For det andet bør der være så lidt affinitet som muligt mellem belægningsmaterialet og det materiale, der skal bearbejdes. Muligheden for vedhæftning mellem belægningen og emnet kan reduceres betydeligt ved at bruge en passende værktøjsgeometri og polere belægningen.
Aluminiumbaserede belægninger (f.eks. AlTiN) anvendes almindeligvis som belægninger til skæreværktøjer i skæreindustrien. Under påvirkning af høje skæretemperaturer kan disse aluminiumbaserede belægninger danne et tyndt og tæt lag af aluminiumoxid, der kontinuerligt fornyer sig under bearbejdning og beskytter belægningen og substratmaterialet nedenunder mod oxidativt angreb.
Hårdheden og oxidationsmodstanden af en belægning kan justeres ved at ændre aluminiumindholdet og belægningsstrukturen. For eksempel kan belægningens oxidationsmodstand forbedres ved at øge aluminiumindholdet, bruge nanostrukturer eller mikrolegering (dvs. legering med elementer med lavt indhold).
Ud over den kemiske sammensætning af belægningsmaterialet kan ændringer i belægningsstrukturen påvirke belægningens ydeevne betydeligt. Den forskellige skæreværktøjs ydeevne afhænger af fordelingen af de forskellige elementer i belægningens mikrostruktur.
I dag kan flere enkelte belægningslag med forskellige kemiske sammensætninger kombineres til et sammensat belægningslag for at opnå den ønskede ydeevne. Denne tendens vil fortsætte med at udvikle sig i fremtiden – især gennem nye belægningssystemer og belægningsprocesser, såsom HI3 (High Ionization Triple) buefordampnings- og sputteringshybridbelægningsteknologi, der kombinerer tre højioniserede belægningsprocesser i én.
Som en allround-belægning tilbyder titan-siliciumbaserede (TiSi) belægninger fremragende bearbejdelighed. Disse belægninger kan bruges til bearbejdning af både højhårde ståltyper med forskelligt hårdmetalindhold (kernehårdhed op til HRC 65) og mellemhårde ståltyper (kernehårdhed HRC 40). Belægningsstrukturens design kan tilpasses de forskellige bearbejdningsapplikationer. Som et resultat kan titan-silikonebaserede belagte skæreværktøjer bruges til at skære og bearbejde en bred vifte af emnematerialer, fra højtlegerede og lavtlegerede ståltyper til hærdede ståltyper og titanlegeringer. Højfinish-skærtest på flade emner (hårdhed HRC 44) har vist, at belagte skæreværktøjer kan øge deres levetid med næsten dobbelt så meget og reducere overfladeruheden med ca. 10 gange.
Den titanium-siliciumbaserede belægning minimerer efterfølgende overfladepolering. Sådanne belægninger forventes at blive brugt i bearbejdning med høje skærehastigheder, høje kanttemperaturer og høje spånvolumenhastigheder.
For nogle andre PVD-belægninger (især mikrolegerede belægninger) arbejder belægningsvirksomheder også tæt sammen med forarbejdningsvirksomheder for at forske i og udvikle forskellige optimerede overfladebehandlingsløsninger. Derfor er betydelige forbedringer i bearbejdningseffektivitet, brug af skæreværktøjer, bearbejdningskvalitet og samspillet mellem materiale, belægning og bearbejdning mulige og praktisk anvendelige. Ved at samarbejde med en professionel belægningspartner kan brugerne øge udnyttelsesgraden af deres værktøjer gennem hele deres livscyklus.
– Denne artikel er udgivet afproducent af vakuumbelægningsmaskinerGuangdong Zhenhua
Opslagstidspunkt: 29. feb. 2024