Կտրող գործիքների ծածկույթների դերի և արդյունավետության օպտիմալացում

Կտրող գործիքների ծածկույթները բարելավում են կտրող գործիքների շփման և մաշվածության հատկությունները, այդ իսկ պատճառով դրանք կարևոր են կտրման գործողություններում: Տարիներ շարունակ մակերեսային մշակման տեխնոլոգիաների մատակարարները մշակել են անհատականացված ծածկույթային լուծումներ՝ կտրող գործիքների մաշվածության դիմադրությունը, մեքենայական մշակման արդյունավետությունը և ծառայության ժամկետը բարելավելու համար: Այս եզակի մարտահրավերը բխում է չորս տարրերի ուշադրությունից և օպտիմալացումից՝ (i) կտրող գործիքների մակերեսների նախնական և հետծածկույթային մշակում, (ii) ծածկույթային նյութեր, (iii) ծածկույթային կառուցվածքներ և (iv) ծածկույթային կտրող գործիքների ինտեգրված մշակման տեխնոլոգիա:

Կտրող գործիքի մաշվածության աղբյուրները
Կտրման գործընթացի ընթացքում կտրող գործիքի և մշակվող նյութի միջև շփման գոտում առաջանում են որոշ մաշվածության մեխանիզմներ: Օրինակ՝ չիպի և կտրող մակերեսի միջև կապակցված մաշվածությունը, մշակվող նյութի կոշտ ծայրերից գործիքի հղկող մաշվածությունը և շփման քիմիական ռեակցիաներից առաջացած մաշվածությունը (նյութի քիմիական ռեակցիաները առաջանում են մեխանիկական ազդեցությունից և բարձր ջերմաստիճաններից): Քանի որ այս շփման լարումները նվազեցնում են կտրող գործիքի կտրող ուժը և կրճատում գործիքի կյանքի տևողությունը, դրանք հիմնականում ազդում են կտրող գործիքի մշակման արդյունավետության վրա:

Մակերեսային ծածկույթը նվազեցնում է շփման ազդեցությունը, մինչդեռ կտրող գործիքի հիմքի նյութը պահում է ծածկույթը և կլանում մեխանիկական լարվածությունը: Շփման համակարգի բարելավված աշխատանքը կարող է խնայել նյութ և նվազեցնել էներգիայի սպառումը, բացի արտադրողականությունը մեծացնելուց:

Ծածկույթի դերը մշակման ծախսերի կրճատման գործում
Կտրող գործիքի ծառայության ժամկետը արտադրության ցիկլի կարևոր ծախսային գործոն է: Ի թիվս այլ բաների, կտրող գործիքի ծառայության ժամկետը կարելի է սահմանել որպես այն ժամանակը, որի ընթացքում մեքենան կարող է մշակվել առանց ընդհատումների, նախքան սպասարկման անհրաժեշտությունը առաջանա: Որքան երկար է կտրող գործիքի ծառայության ժամկետը, այնքան ցածր են արտադրության ընդհատումների պատճառով առաջացած ծախսերը և այնքան քիչ սպասարկման աշխատանք է պետք կատարել մեքենան:

Նույնիսկ շատ բարձր կտրման ջերմաստիճաններում, կտրող գործիքի օգտագործման ժամկետը կարող է երկարացվել ծածկույթի միջոցով, այդպիսով զգալիորեն կրճատելով մեքենայական մշակման ծախսերը: Բացի այդ, կտրող գործիքի ծածկույթը կարող է նվազեցնել քսող հեղուկների անհրաժեշտությունը: Ոչ միայն նվազեցնում է նյութերի արժեքը, այլև օգնում է պաշտպանել շրջակա միջավայրը:

Նախնական և հետծածկույթային մշակման ազդեցությունը արտադրողականության վրա

Ժամանակակից կտրման գործընթացներում կտրող գործիքները պետք է դիմանան բարձր ճնշմանը (>2 ԳՊա), բարձր ջերմաստիճաններին և ջերմային լարվածության անընդհատ ցիկլերին։ Կտրող գործիքը ծածկելուց առաջ և հետո այն պետք է մշակվի համապատասխան գործընթացով։

Կտրող գործիքի ծածկույթից առաջ, հաջորդ ծածկույթի գործընթացին նախապատրաստվելու համար կարող են օգտագործվել նախնական մշակման տարբեր մեթոդներ, միաժամանակ զգալիորեն բարելավելով ծածկույթի կպչունությունը: Ծածկույթի հետ համատեղ աշխատելով՝ գործիքի կտրող եզրի նախապատրաստումը կարող է նաև մեծացնել կտրման արագությունը և սնուցման արագությունը, ինչպես նաև երկարացնել կտրող գործիքի ծառայության ժամկետը:

Ծածկույթի հետմշակումը (եզրի նախապատրաստում, մակերեսի մշակում և կառուցվածքավորում) նույնպես որոշիչ դեր է խաղում կտրող գործիքի օպտիմալացման գործում, մասնավորապես՝ չիպի առաջացման հետևանքով հնարավոր վաղաժամ մաշվածությունը կանխելու համար (աշխատանքային մասի նյութի կպչումը գործիքի կտրող եզրին):

Ծածկույթի ընտրության և նրբությունների վերաբերյալ

Ծածկույթի կատարողականության պահանջները կարող են շատ տարբեր լինել: Մեքենաշինության պայմաններում, երբ կտրող եզրի ջերմաստիճանը բարձր է, ծածկույթի ջերմակայուն մաշվածության բնութագրերը դառնում են չափազանց կարևոր: Ակնկալվում է, որ ժամանակակից ծածկույթները պետք է ունենան նաև հետևյալ բնութագրերը՝ գերազանց բարձր ջերմաստիճանային կատարողականություն, օքսիդացման դիմադրություն, բարձր կարծրություն (նույնիսկ բարձր ջերմաստիճաններում) և մանրադիտակային ամրություն (պլաստիկություն)՝ նանոկառուցվածքային շերտերի նախագծման միջոցով:

Արդյունավետ կտրող գործիքների համար ծածկույթի օպտիմալացված կպչունությունը և մնացորդային լարումների ողջամիտ բաշխումը երկու որոշիչ գործոններ են: Նախ, պետք է հաշվի առնել հիմքի նյութի և ծածկույթի նյութի միջև փոխազդեցությունը: Երկրորդ, ծածկույթի նյութի և մշակվող նյութի միջև պետք է լինի որքան հնարավոր է քիչ կապակցություն: Ծածկույթի և աշխատանքային մասի միջև կպչունության հնարավորությունը կարող է զգալիորեն նվազել՝ օգտագործելով գործիքի համապատասխան երկրաչափություն և ծածկույթը հղկելով:

Ալյումինի վրա հիմնված ծածկույթները (օրինակ՝ AlTiN) լայնորեն օգտագործվում են որպես կտրող գործիքների ծածկույթներ կտրող արդյունաբերության մեջ: Բարձր կտրման ջերմաստիճանների ազդեցության տակ այս ալյումինի վրա հիմնված ծածկույթները կարող են առաջացնել ալյումինի օքսիդի բարակ և խիտ շերտ, որը անընդհատ թարմացվում է մեքենայական մշակման ընթացքում, պաշտպանելով ծածկույթը և դրա տակ գտնվող հիմքը օքսիդատիվ հարձակումից:

Ծածկույթի կարծրությունը և օքսիդացման դիմադրության ցուցանիշները կարող են կարգավորվել՝ փոխելով ալյումինի պարունակությունը և ծածկույթի կառուցվածքը: Օրինակ՝ ալյումինի պարունակությունը մեծացնելով՝ օգտագործելով նանոկառուցվածքներ կամ միկրոհամաձուլվածքներ (այսինքն՝ ցածր պարունակությամբ տարրերով համաձուլվածքներ), ծածկույթի օքսիդացման դիմադրությունը կարող է բարելավվել:

Ծածկույթի նյութի քիմիական կազմից բացի, ծածկույթի կառուցվածքի փոփոխությունները կարող են զգալիորեն ազդել ծածկույթի աշխատանքի վրա: Կտրող գործիքի տարբեր աշխատանքը կախված է ծածկույթի միկրոկառուցվածքում տարբեր տարրերի բաշխումից:

Այսօր, տարբեր քիմիական բաղադրություն ունեցող մի քանի մեկ ծածկույթային շերտեր կարելի է համատեղել մեկ կոմպոզիտային ծածկույթի շերտի մեջ՝ ցանկալի արդյունք ստանալու համար: Այս միտումը կշարունակի զարգանալ նաև ապագայում, մասնավորապես՝ նոր ծածկույթային համակարգերի և ծածկույթային գործընթացների միջոցով, ինչպիսին է HI3 (բարձր իոնացման եռակի) աղեղային գոլորշիացման և փոշիացման հիբրիդային ծածկույթային տեխնոլոգիան, որը համատեղում է երեք բարձր իոնացման ծածկույթային գործընթացներ մեկի մեջ:

Որպես բազմակողմանի ծածկույթ, տիտանից-սիլիցիումային (TiSi) ծածկույթները ապահովում են գերազանց մեքենայականություն: Այս ծածկույթները կարող են օգտագործվել ինչպես բարձր կարծրության պողպատների մշակման համար՝ տարբեր կարբիդային պարունակությամբ (միջուկի կարծրություն մինչև HRC 65), այնպես էլ միջին կարծրության պողպատների (միջուկի կարծրություն HRC 40) մշակման համար: Ծածկույթի կառուցվածքի դիզայնը կարող է հարմարեցվել տարբեր մեքենայական կիրառություններին համապատասխան: Արդյունքում, տիտանից սիլիկոնային ծածկույթով կտրող գործիքները կարող են օգտագործվել լայն տեսականիի աշխատանքային նյութեր կտրելու և մշակելու համար՝ բարձր լեգիրված, ցածր լեգիրված պողպատներից մինչև կարծրացված պողպատներ և տիտանի համաձուլվածքներ: Հարթ աշխատանքային մասերի վրա բարձր մշակման փորձարկումները (կարծրություն HRC 44) ցույց են տվել, որ ծածկույթով կտրող գործիքները կարող են գրեթե երկու անգամ մեծացնել դրանց ծառայության ժամկետը և մոտ 10 անգամ նվազեցնել մակերեսի կոպտությունը:

Տիտանի-սիլիցիումային հիմքով ծածկույթը նվազագույնի է հասցնում մակերեսի հետագա հղկումը: Նման ծածկույթները, ենթադրաբար, կօգտագործվեն բարձր կտրման արագություններով, բարձր եզրային ջերմաստիճաններով և մետաղի հեռացման բարձր արագությամբ մշակման գործընթացներում:

Որոշ այլ PVD ծածկույթների (հատկապես միկրոհամաձուլվածքների) համար ծածկույթային ընկերությունները նույնպես սերտորեն համագործակցում են վերամշակողների հետ՝ մակերեսային մշակման տարբեր օպտիմալացված լուծումներ հետազոտելու և մշակելու համար: Հետևաբար, հնարավոր են և գործնականում կիրառելի են մեքենայացման արդյունավետության, կտրող գործիքների օգտագործման, մեքենայացման որակի և նյութի, ծածկույթի և մեքենայացման փոխազդեցության զգալի բարելավումներ: Մասնագիտական ​​ծածկույթային գործընկերոջ հետ համագործակցելով՝ օգտատերերը կարող են բարձրացնել իրենց գործիքների օգտագործման արդյունավետությունը իրենց կյանքի ողջ ցիկլի ընթացքում: