절삭 공구 코팅은 절삭 공구의 마찰 및 마모 특성을 개선하므로 절삭 작업에 필수적입니다.수년 동안 표면 처리 기술 제공업체는 절삭 공구 내마모성, 가공 효율성 및 사용 수명을 개선하기 위해 맞춤형 코팅 솔루션을 개발해 왔습니다.고유한 과제는 다음 네 가지 요소에 대한 관심과 최적화에서 비롯됩니다. (i) 절삭 공구 표면의 사전 및 사후 코팅 처리;(ii) 코팅 재료;(iii) 코팅 구조;및 (iv) 코팅된 절삭 공구를 위한 통합 가공 기술.
절삭 공구 마모 원인
절삭 공정 중에 절삭 공구와 공작물 재료 사이의 접촉 영역에서 일부 마모 메커니즘이 발생합니다.예를 들어, 칩과 절삭 표면 사이의 접합 마모, 공작물 재료의 딱딱한 점에 의한 공구의 연마 마모, 마찰 화학 반응(기계적 작용과 고온으로 인한 재료의 화학 반응)으로 인한 마모가 있습니다.이러한 마찰응력은 절삭공구의 절삭력을 감소시키고 공구수명을 단축시키기 때문에 주로 절삭공구의 가공효율에 영향을 미친다.
표면 코팅은 마찰의 영향을 줄이고 절삭 공구 모재는 코팅을 지지하고 기계적 응력을 흡수합니다.마찰 시스템의 향상된 성능은 생산성을 높이는 것 외에도 재료를 절약하고 에너지 소비를 줄일 수 있습니다.
공정 비용 절감을 위한 코팅의 역할
절삭 공구 수명은 생산 주기에서 중요한 비용 요소입니다.무엇보다도 절삭 공구 수명은 유지 보수가 필요하기 전에 중단 없이 기계를 가공할 수 있는 시간으로 정의할 수 있습니다.절삭 공구 수명이 길수록 생산 중단으로 인한 비용이 낮아지고 기계에서 수행해야 하는 유지 보수 작업이 줄어듭니다.
매우 높은 절삭 온도에서도 코팅을 통해 절삭 공구의 사용 수명을 연장할 수 있으므로 가공 비용이 크게 절감됩니다.또한 절삭 공구 코팅은 윤활유의 필요성을 줄일 수 있습니다.재료 비용을 절감할 뿐만 아니라 환경 보호에도 도움이 됩니다.
코팅 전후 처리가 생산성에 미치는 영향
최신 절삭 작업에서 절삭 공구는 고압(>2 GPa), 고온 및 일정한 열 응력 주기를 견뎌야 합니다.절삭공구의 코팅 전후에는 적절한 공정으로 처리되어야 합니다.
절삭공구 코팅 전 다양한 전처리 방법을 통해 코팅의 접착력을 획기적으로 향상시키면서 후속 코팅 공정을 준비할 수 있습니다.코팅과 함께 작업함으로써 공구 절삭날 준비는 절삭 속도와 이송 속도를 높이고 절삭 공구 수명을 연장할 수 있습니다.
코팅 후처리(에지 준비, 표면 처리 및 구조화)는 또한 절삭 공구의 최적화에서 결정적인 역할을 하며, 특히 칩 형성(피삭재의 절삭 에지에 피삭재 재료 결합)으로 인한 조기 마모를 방지합니다. 도구).
코팅 고려 사항 및 선택
코팅 성능에 대한 요구 사항은 매우 다를 수 있습니다.절삭날 온도가 높은 가공 조건에서는 코팅의 내열 마모 특성이 매우 중요합니다.최신 코팅은 나노구조 층의 설계를 통해 우수한 고온 성능, 내산화성, 높은 경도(고온에서도) 및 미세한 인성(가소성)과 같은 특성도 가져야 할 것으로 예상됩니다.
효율적인 절삭 공구를 위해서는 최적화된 코팅 접착력과 합리적인 잔류 응력 분포가 두 가지 결정적인 요소입니다.첫째, 기판 재료와 코팅 재료 간의 상호 작용을 고려해야 합니다.둘째, 코팅 재료와 처리할 재료 사이에 친화력이 가능한 한 적어야 합니다.적절한 도구 형상을 사용하고 코팅을 연마하면 코팅과 공작물 사이의 접착 가능성을 크게 줄일 수 있습니다.
알루미늄 기반 코팅(예: AlTiN)은 일반적으로 절삭 산업에서 절삭 공구 코팅으로 사용됩니다.높은 절삭 온도에서 이러한 알루미늄 기반 코팅은 가공 중에 지속적으로 재생되는 얇고 조밀한 알루미늄 산화물 층을 형성하여 코팅과 그 아래의 모재를 산화 공격으로부터 보호합니다.
코팅의 경도 및 내산화 성능은 알루미늄 함량 및 코팅 구조를 변경하여 조정할 수 있습니다.예를 들어, 나노 구조 또는 미세 합금화(즉, 함량이 낮은 원소와의 합금화)를 사용하여 알루미늄 함량을 증가시키면 코팅의 내산화성이 향상될 수 있습니다.
코팅 재료의 화학적 조성 외에도 코팅 구조의 변화는 코팅 성능에 상당한 영향을 미칠 수 있습니다.다양한 절삭 공구 성능은 코팅 미세 구조의 다양한 요소 분포에 따라 달라집니다.
요즈음에는 원하는 성능을 얻기 위해 화학 성분이 다른 여러 단일 코팅층을 복합 코팅층으로 결합할 수 있습니다.이러한 추세는 특히 HI3(High Ionization Triple) 아크 증발 및 3개의 고도로 이온화된 코팅 공정을 하나로 결합하는 스퍼터링 하이브리드 코팅 기술과 같은 새로운 코팅 시스템 및 코팅 공정을 통해 미래에도 계속 발전할 것입니다.
만능 코팅으로서 티타늄-실리콘 기반(TiSi) 코팅은 뛰어난 가공성을 제공합니다.이 코팅은 카바이드 함량이 다른 고경도 강철(코어 경도 최대 HRC 65)과 중간 경도 강철(코어 경도 HRC 40)을 처리하는 데 사용할 수 있습니다.코팅 구조의 설계는 다양한 가공 응용 분야에 따라 조정할 수 있습니다.결과적으로 티타늄 실리콘 기반 코팅 절삭 공구는 고합금, 저합금강에서 경화강 및 티타늄 합금에 이르기까지 광범위한 공작물 재료를 절단하고 가공하는 데 사용할 수 있습니다.평평한 공작물(HRC 44 경도)에 대한 높은 마무리 절단 테스트는 코팅된 절단 도구가 수명을 거의 두 배로 늘리고 표면 거칠기를 약 10배 줄일 수 있음을 보여주었습니다.
티타늄 실리콘 기반 코팅은 후속 표면 연마를 최소화합니다.이러한 코팅은 높은 절단 속도, 높은 가장자리 온도 및 높은 금속 제거율로 처리하는 데 사용될 것으로 예상됩니다.
일부 다른 PVD 코팅(특히 미세 합금 코팅)의 경우 코팅 회사는 프로세서와 긴밀히 협력하여 다양한 최적화된 표면 처리 솔루션을 연구하고 개발하고 있습니다.따라서 가공 효율, 절삭 공구 사용, 가공 품질, 재료, 코팅 및 가공 간의 상호 작용에서 상당한 개선이 가능하며 실제로 적용 가능합니다.전문 코팅 파트너와 협력함으로써 사용자는 수명 주기 동안 도구의 활용 효율성을 높일 수 있습니다.
게시 시간: 2022년 11월 07일