Ακόμα και σε πολύ υψηλές θερμοκρασίες κοπής, η διάρκεια ζωής του κοπτικού εργαλείου μπορεί να παραταθεί με επίστρωση, μειώνοντας έτσι σημαντικά το κόστος κατεργασίας. Επιπλέον, η επίστρωση του κοπτικού εργαλείου μπορεί να μειώσει την ανάγκη για λιπαντικά υγρά. Όχι μόνο μειώνει το κόστος των υλικών, αλλά συμβάλλει και στην προστασία του περιβάλλοντος.
Επίδραση της προ- και μετα-επεξεργασίας στην παραγωγικότητα
Στις σύγχρονες εργασίες κοπής, τα εργαλεία κοπής πρέπει να αντέχουν υψηλές πιέσεις (>2 GPa), υψηλές θερμοκρασίες και σταθερούς κύκλους θερμικής καταπόνησης. Πριν και μετά την επικάλυψη του εργαλείου κοπής, αυτό πρέπει να υποβάλλεται σε επεξεργασία με την κατάλληλη διαδικασία.
Πριν από την επίστρωση του εργαλείου κοπής, μπορούν να χρησιμοποιηθούν διάφορες μέθοδοι προεπεξεργασίας για την προετοιμασία της επακόλουθης διαδικασίας επίστρωσης, βελτιώνοντας παράλληλα σημαντικά την πρόσφυση της επίστρωσης. Σε συνδυασμό με την επίστρωση, η προετοιμασία της κοπτικής ακμής του εργαλείου μπορεί επίσης να αυξήσει την ταχύτητα κοπής και τον ρυθμό τροφοδοσίας, καθώς και να παρατείνει τη διάρκεια ζωής του εργαλείου κοπής.
Η μετεπεξεργασία της επίστρωσης (προετοιμασία ακμών, επεξεργασία επιφάνειας και δομή) παίζει επίσης καθοριστικό ρόλο στη βελτιστοποίηση του εργαλείου κοπής, ιδίως για την πρόληψη πιθανής πρόωρης φθοράς από το σχηματισμό θραυσμάτων (συγκόλληση του υλικού του τεμαχίου εργασίας στην κοπτική άκρη του εργαλείου).
Σκέψεις και επιλογή επίστρωσης
Οι απαιτήσεις για την απόδοση της επίστρωσης μπορεί να είναι πολύ διαφορετικές. Υπό συνθήκες κατεργασίας όπου η θερμοκρασία της κοπτικής ακμής είναι υψηλή, τα χαρακτηριστικά αντοχής στη θερμότητα και φθοράς της επίστρωσης αποκτούν εξαιρετική σημασία. Αναμένεται ότι οι σύγχρονες επιστρώσεις θα πρέπει επίσης να έχουν τα ακόλουθα χαρακτηριστικά: εξαιρετική απόδοση σε υψηλές θερμοκρασίες, αντοχή στην οξείδωση, υψηλή σκληρότητα (ακόμα και σε υψηλές θερμοκρασίες) και μικροσκοπική ανθεκτικότητα (πλαστικότητα) μέσω του σχεδιασμού νανοδομημένων στρωμάτων.
Για αποτελεσματικά εργαλεία κοπής, η βελτιστοποιημένη πρόσφυση της επίστρωσης και η λογική κατανομή των υπολειμματικών τάσεων είναι δύο καθοριστικοί παράγοντες. Πρώτον, πρέπει να λαμβάνεται υπόψη η αλληλεπίδραση μεταξύ του υλικού υποστρώματος και του υλικού επίστρωσης. Δεύτερον, θα πρέπει να υπάρχει όσο το δυνατόν μικρότερη συγγένεια μεταξύ του υλικού επίστρωσης και του υλικού που πρόκειται να υποστεί επεξεργασία. Η πιθανότητα πρόσφυσης μεταξύ της επίστρωσης και του τεμαχίου εργασίας μπορεί να μειωθεί σημαντικά χρησιμοποιώντας μια κατάλληλη γεωμετρία εργαλείου και γυαλίζοντας την επίστρωση.
Οι επιστρώσεις με βάση το αλουμίνιο (π.χ. AlTiN) χρησιμοποιούνται συνήθως ως επιστρώσεις εργαλείων κοπής στη βιομηχανία κοπής. Υπό την επίδραση υψηλών θερμοκρασιών κοπής, αυτές οι επιστρώσεις με βάση το αλουμίνιο μπορούν να σχηματίσουν ένα λεπτό και πυκνό στρώμα οξειδίου του αργιλίου που ανανεώνεται συνεχώς κατά την κατεργασία, προστατεύοντας την επίστρωση και το υλικό υποστρώματος από κάτω από αυτήν από οξειδωτική προσβολή.
Η σκληρότητα και η αντοχή στην οξείδωση μιας επίστρωσης μπορούν να ρυθμιστούν αλλάζοντας την περιεκτικότητα σε αλουμίνιο και τη δομή της επίστρωσης. Για παράδειγμα, αυξάνοντας την περιεκτικότητα σε αλουμίνιο, χρησιμοποιώντας νανοδομές ή μικροκράματα (δηλαδή, κράματα με στοιχεία χαμηλής περιεκτικότητας), η αντοχή της επίστρωσης στην οξείδωση μπορεί να βελτιωθεί.
Εκτός από τη χημική σύνθεση του υλικού επικάλυψης, οι αλλαγές στη δομή της επικάλυψης μπορούν να επηρεάσουν σημαντικά την απόδοση της επικάλυψης. Η διαφορετική απόδοση του εργαλείου κοπής εξαρτάται από την κατανομή των διαφόρων στοιχείων στη μικροδομή της επικάλυψης.
Στις μέρες μας, πολλά μεμονωμένα στρώματα επίστρωσης με διαφορετικές χημικές συνθέσεις μπορούν να συνδυαστούν σε ένα σύνθετο στρώμα επίστρωσης για να επιτευχθεί η επιθυμητή απόδοση. Αυτή η τάση θα συνεχίσει να αναπτύσσεται στο μέλλον - ειδικά μέσω νέων συστημάτων επίστρωσης και διαδικασιών επίστρωσης, όπως η τεχνολογία υβριδικής επίστρωσης HI3 (High Ionization Triple) με εξάτμιση τόξου και ψεκασμό, η οποία συνδυάζει τρεις διαδικασίες επίστρωσης με υψηλό ιονισμό σε μία.
Ως γενική επίστρωση, οι επιστρώσεις με βάση το τιτάνιο-πυρίτιο (TiSi) προσφέρουν εξαιρετική μηχανική κατεργασία. Αυτές οι επιστρώσεις μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την επεξεργασία τόσο χαλύβων υψηλής σκληρότητας με διαφορετική περιεκτικότητα σε καρβίδια (σκληρότητα πυρήνα έως HRC 65) όσο και χαλύβων μεσαίας σκληρότητας (σκληρότητα πυρήνα HRC 40). Ο σχεδιασμός της δομής της επίστρωσης μπορεί να προσαρμοστεί ανάλογα με τις διαφορετικές εφαρμογές κατεργασίας. Ως αποτέλεσμα, τα εργαλεία κοπής με επίστρωση τιτανίου-σιλικόνης μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την κοπή και την επεξεργασία ενός ευρέος φάσματος υλικών κατεργαζόμενου τεμαχίου, από χάλυβες υψηλής και χαμηλής περιεκτικότητας σε κράματα έως σκληρυμένους χάλυβες και κράματα τιτανίου. Δοκιμές κοπής υψηλής ποιότητας σε επίπεδα τεμάχια (σκληρότητα HRC 44) έχουν δείξει ότι τα επικαλυμμένα εργαλεία κοπής μπορούν να αυξήσουν τη διάρκεια ζωής τους σχεδόν δύο φορές και να μειώσουν την τραχύτητα της επιφάνειας κατά περίπου 10 φορές.
Η επίστρωση με βάση το τιτάνιο-πυρίτιο ελαχιστοποιεί την επακόλουθη στίλβωση της επιφάνειας. Τέτοιες επιστρώσεις αναμένεται να χρησιμοποιηθούν σε επεξεργασίες με υψηλές ταχύτητες κοπής, υψηλές θερμοκρασίες ακμών και υψηλούς ρυθμούς αφαίρεσης μετάλλου.
Για ορισμένες άλλες επιστρώσεις PVD (ειδικά επιστρώσεις μικροκραμάτων), οι εταιρείες επιστρώσεων συνεργάζονται επίσης στενά με τους μεταποιητές για την έρευνα και την ανάπτυξη διαφόρων βελτιστοποιημένων λύσεων επεξεργασίας επιφανειών. Επομένως, είναι δυνατές και πρακτικά εφαρμόσιμες σημαντικές βελτιώσεις στην απόδοση της κατεργασίας, στη χρήση εργαλείων κοπής, στην ποιότητα της κατεργασίας και στην αλληλεπίδραση μεταξύ υλικού, επίστρωσης και κατεργασίας. Συνεργαζόμενοι με έναν επαγγελματία συνεργάτη επίστρωσης, οι χρήστες μπορούν να αυξήσουν την αποτελεσματικότητα αξιοποίησης των εργαλείων τους καθ' όλη τη διάρκεια του κύκλου ζωής τους.
– Αυτό το άρθρο δημοσιεύεται απόκατασκευαστής μηχανών επικάλυψης κενούGuangdong Zhenhua
Ώρα δημοσίευσης: 29 Φεβρουαρίου 2024