אפילו בטמפרטורות חיתוך גבוהות מאוד, ניתן להאריך את חיי השימוש של כלי החיתוך בעזרת ציפוי, ובכך להפחית משמעותית את עלויות העיבוד השבבי. בנוסף, ציפוי כלי חיתוך יכול להפחית את הצורך בנוזלי סיכה. לא רק מפחית את עלויות החומר, אלא גם מסייע בהגנה על הסביבה.
השפעת עיבוד טרום ואחרי ציפוי על הפרודוקטיביות
בפעולות חיתוך מודרניות, כלי חיתוך צריכים לשאת לחצים גבוהים (מעל 2 ג'יגה-פסקל), טמפרטורות גבוהות ומחזורים קבועים של עומס תרמי. לפני ואחרי ציפוי כלי החיתוך, יש לטפל בו בתהליך המתאים.
לפני ציפוי כלי החיתוך, ניתן להשתמש בשיטות טיפול מקדים שונות כדי להכין את תהליך הציפוי הבא, תוך שיפור משמעותי של הידבקות הציפוי. על ידי עבודה משותפת עם הציפוי, הכנת קצה החיתוך של הכלי יכולה גם להגדיל את מהירות החיתוך וקצב ההזנה, ולהאריך את חיי כלי החיתוך.
לעיבוד הציפוי לאחר העיבוד (הכנת הקצה, עיבוד פני השטח ועיצובו) יש גם תפקיד מכריע באופטימיזציה של כלי החיתוך, בפרט כדי למנוע בלאי מוקדם אפשרי עקב היווצרות שבב (הידבקות חומר העבודה לקצה החיתוך של הכלי).
שיקולי ציפוי ובחירתו
הדרישות לביצועי הציפוי יכולות להיות שונות מאוד. בתנאי עיבוד שבבי בהם טמפרטורת קצה החיתוך גבוהה, מאפייני עמידות החום של הציפוי הופכים לחשובים ביותר. צפוי שציפויים מודרניים יהיו בעלי גם את המאפיינים הבאים: ביצועים מצוינים בטמפרטורה גבוהה, עמידות לחמצון, קשיות גבוהה (אפילו בטמפרטורות גבוהות) וקשיחות מיקרוסקופית (פלסטיות) באמצעות תכנון של שכבות ננו-מבניות.
עבור כלי חיתוך יעילים, הידבקות ציפוי אופטימלית ופיזור סביר של מאמצים שיוריים הם שני גורמים מכריעים. ראשית, יש לקחת בחשבון את האינטראקציה בין חומר המצע לחומר הציפוי. שנית, צריכה להיות זיקה קטנה ככל האפשר בין חומר הציפוי לחומר המיועד לעיבוד. ניתן להפחית משמעותית את האפשרות של הידבקות בין הציפוי לחומר העבודה על ידי שימוש בגיאומטריית כלי מתאימה וליטוש הציפוי.
ציפויים מבוססי אלומיניום (למשל AlTiN) משמשים בדרך כלל כציפויים לכלי חיתוך בתעשיית החיתוך. תחת פעולת טמפרטורות חיתוך גבוהות, ציפויים מבוססי אלומיניום אלה יכולים ליצור שכבה דקה וצפופה של תחמוצת אלומיניום שמתחדשת ללא הרף במהלך העיבוד השבבי, ומגנה על הציפוי ועל חומר המצע שמתחתיו מפני התקפת חמצון.
ניתן להתאים את ביצועי הקשיות ועמידות החמצון של ציפוי על ידי שינוי תכולת האלומיניום ומבנה הציפוי. לדוגמה, על ידי הגדלת תכולת האלומיניום, שימוש בננו-מבנים או מיקרו-סגסוגות (כלומר, סגסוגת עם יסודות בעלי תכולה נמוכה), ניתן לשפר את עמידות הציפוי לחמצון.
בנוסף להרכב הכימי של חומר הציפוי, שינויים במבנה הציפוי יכולים להשפיע באופן משמעותי על ביצועי הציפוי. ביצועי כלי החיתוך השונים תלויים בחלוקת האלמנטים השונים במיקרו-מבנה הציפוי.
כיום, ניתן לשלב מספר שכבות ציפוי בודדות בעלות הרכבים כימיים שונים לשכבת ציפוי מורכבת כדי להשיג את הביצועים הרצויים. מגמה זו תמשיך להתפתח בעתיד - במיוחד באמצעות מערכות ציפוי ותהליכי ציפוי חדשים, כגון טכנולוגיית ציפוי היברידית HI3 (High Ionization Triple) לאידוי קשת וציפוי התזה, המשלבת שלושה תהליכי ציפוי בעלי מיוננים גבוהים לאחד.
כציפוי מקיף, ציפויים מבוססי טיטניום-סיליקון (TiSi) מציעים יכולת עיבוד מעולה. ציפויים אלה יכולים לשמש לעיבוד פלדות קשיות גבוהה עם תכולת קרביד שונה (קשיות ליבה עד HRC 65) ופלדות קשיות בינונית (קשיות ליבה HRC 40). ניתן להתאים את עיצוב מבנה הציפוי בהתאם ליישומי עיבוד השונים. כתוצאה מכך, ניתן להשתמש בכלי חיתוך מצופים מבוססי טיטניום-סיליקון לחיתוך ועיבוד מגוון רחב של חומרי עבודה, החל מפלדות סגסוגת גבוהה וסגסוגת נמוכה ועד פלדות מוקשחות וסגסוגות טיטניום. בדיקות חיתוך בגימור גבוה על חומרי עבודה שטוחים (קשיות HRC 44) הראו שכלי חיתוך מצופים יכולים להגדיל את חיי העבודה שלהם כמעט פי שניים ולהפחית את חספוס פני השטח פי 10 בערך.
הציפוי מבוסס טיטניום-סיליקון ממזער את הצורך בליטוש פני השטח לאחר מכן. ציפויים כאלה צפויים לשמש בעיבוד עם מהירויות חיתוך גבוהות, טמפרטורות קצה גבוהות וקצבי הסרת מתכת גבוהים.
עבור ציפויי PVD אחרים (במיוחד ציפויים מסוג מיקרו-סגסוגות), חברות ציפוי עובדות בשיתוף פעולה הדוק גם עם מעבדים כדי לחקור ולפתח פתרונות עיבוד פני שטח אופטימליים שונים. לכן, שיפורים משמעותיים ביעילות העיבוד השבבי, בשימוש בכלי חיתוך, באיכות העיבוד השבבי ובאינטראקציה בין החומר, הציפוי והעיבוד השבבי אפשריים, וישימים באופן מעשי. על ידי עבודה עם שותף ציפוי מקצועי, משתמשים יכולים להגדיל את יעילות הניצול של הכלים שלהם לאורך כל מחזור חייהם.
–מאמר זה פורסם על ידייצרן מכונות ציפוי ואקוםגואנגדונג ז'נהואה
זמן פרסום: 29 בפברואר 2024