कटिंग टूल कोटिंग्जची भूमिका आणि कार्यक्षमता ऑप्टिमायझेशन

कटिंग टूल कोटिंग्ज कटिंग टूल्सचे घर्षण आणि झीज गुणधर्म सुधारतात, म्हणूनच ते कटिंग ऑपरेशन्समध्ये आवश्यक असतात. अनेक वर्षांपासून, पृष्ठभाग प्रक्रिया तंत्रज्ञान प्रदाते कटिंग टूल्सची झीज प्रतिरोधकता, मशीनिंग कार्यक्षमता आणि सेवा आयुष्य सुधारण्यासाठी कस्टमाइज्ड कोटिंग सोल्यूशन्स विकसित करत आहेत. हे अद्वितीय आव्हान चार घटकांचे लक्ष आणि ऑप्टिमायझेशनमधून येते: (i) कटिंग टूल पृष्ठभागांची कोटिंगपूर्वी आणि नंतर प्रक्रिया; (ii) कोटिंग मटेरियल; (iii) कोटिंग स्ट्रक्चर्स; आणि (iv) कोटेड कटिंग टूल्ससाठी एकात्मिक प्रक्रिया तंत्रज्ञान.

कटिंग टूलच्या झीजचे स्रोत
कटिंग प्रक्रियेदरम्यान, कटिंग टूल आणि वर्कपीस मटेरियलमधील संपर्क क्षेत्रात काही वेअर मेकॅनिझम उद्भवतात. उदाहरणार्थ, चिप आणि कटिंग पृष्ठभागामधील बॉन्डेड वेअर, वर्कपीस मटेरियलमधील कठीण बिंदूंमुळे टूलचा अपघर्षक वेअर आणि घर्षणात्मक रासायनिक अभिक्रियांमुळे होणारा वेअर (यांत्रिक कृती आणि उच्च तापमानामुळे होणारी सामग्रीची रासायनिक अभिक्रिया). हे घर्षणात्मक ताण कटिंग टूलची कटिंग फोर्स कमी करतात आणि टूलचे आयुष्य कमी करतात, त्यामुळे ते प्रामुख्याने कटिंग टूलच्या मशीनिंग कार्यक्षमतेवर परिणाम करतात.

पृष्ठभागावरील आवरण घर्षणाचा परिणाम कमी करते, तर कटिंग टूल बेस मटेरियल कोटिंगला आधार देते आणि यांत्रिक ताण शोषून घेते. घर्षण प्रणालीच्या सुधारित कामगिरीमुळे उत्पादकता वाढवण्यासोबतच सामग्रीची बचत होऊ शकते आणि ऊर्जा वापर कमी होऊ शकतो.

प्रक्रिया खर्च कमी करण्यात कोटिंगची भूमिका
उत्पादन चक्रात कटिंग टूलचे आयुष्य हा एक महत्त्वाचा खर्च घटक आहे. इतर गोष्टींबरोबरच, कटिंग टूलचे आयुष्य म्हणजे देखभाल आवश्यक होण्यापूर्वी मशीनला व्यत्यय न आणता किती वेळ मशीनिंग करता येते हे म्हणून परिभाषित केले जाऊ शकते. कटिंग टूलचे आयुष्य जितके जास्त असेल तितके उत्पादन व्यत्ययांमुळे होणारा खर्च कमी होईल आणि मशीनला देखभालीचे काम कमी करावे लागेल.

अगदी उच्च कटिंग तापमानातही, कटिंग टूलचे आयुष्य कोटिंगसह वाढवता येते, ज्यामुळे मशीनिंग खर्चात लक्षणीय घट होते. याव्यतिरिक्त, कटिंग टूल कोटिंगमुळे वंगण द्रवपदार्थांची गरज कमी होऊ शकते. केवळ साहित्याचा खर्च कमी होत नाही तर पर्यावरणाचे रक्षण करण्यास देखील मदत होते.

कोटिंगपूर्वी आणि नंतरच्या प्रक्रियेचा उत्पादकतेवर परिणाम

आधुनिक कटिंग ऑपरेशन्समध्ये, कटिंग टूल्सना उच्च दाब (>2 GPa), उच्च तापमान आणि सतत थर्मल स्ट्रेसचे चक्र सहन करावे लागते. कटिंग टूलच्या कोटिंगपूर्वी आणि नंतर, त्यावर योग्य प्रक्रिया करणे आवश्यक आहे.

कटिंग टूल कोटिंग करण्यापूर्वी, त्यानंतरच्या कोटिंग प्रक्रियेची तयारी करण्यासाठी विविध प्रीट्रीटमेंट पद्धती वापरल्या जाऊ शकतात, तसेच कोटिंगच्या चिकटपणात लक्षणीय सुधारणा होते. कोटिंगसोबत काम करून, टूल कटिंग एजची तयारी कटिंग स्पीड आणि फीड रेट देखील वाढवू शकते आणि कटिंग टूलचे आयुष्य वाढवू शकते.

कटिंग टूलच्या ऑप्टिमायझेशनमध्ये कोटिंग पोस्ट-प्रोसेसिंग (एज प्रिपेरेशन, पृष्ठभाग प्रक्रिया आणि स्ट्रक्चरिंग) देखील निर्णायक भूमिका बजावते, विशेषतः चिप तयार झाल्यामुळे (टूलच्या कटिंग एजला वर्कपीस मटेरियलचे बंधन) लवकर झीज होण्यापासून रोखण्यासाठी.

कोटिंग विचार आणि निवड

कोटिंग कामगिरीसाठी आवश्यकता खूप वेगळ्या असू शकतात. मशीनिंग परिस्थितीत जिथे अत्याधुनिक तापमान जास्त असते, कोटिंगची उष्णता-प्रतिरोधक पोशाख वैशिष्ट्ये अत्यंत महत्त्वाची बनतात. आधुनिक कोटिंग्जमध्ये खालील वैशिष्ट्ये देखील असणे अपेक्षित आहे: उत्कृष्ट उच्च-तापमान कामगिरी, ऑक्सिडेशन प्रतिरोध, उच्च कडकपणा (उच्च तापमानात देखील), आणि नॅनोस्ट्रक्चर्ड लेयर्सच्या डिझाइनद्वारे सूक्ष्म कडकपणा (प्लास्टिकिटी).

कार्यक्षम कटिंग टूल्ससाठी, ऑप्टिमाइझ केलेले कोटिंग आसंजन आणि अवशिष्ट ताणांचे वाजवी वितरण हे दोन निर्णायक घटक आहेत. प्रथम, सब्सट्रेट मटेरियल आणि कोटिंग मटेरियलमधील परस्परसंवादाचा विचार करणे आवश्यक आहे. दुसरे म्हणजे, कोटिंग मटेरियल आणि प्रक्रिया करायच्या मटेरियलमध्ये शक्य तितके कमी आत्मीयता असावी. योग्य टूल भूमिती वापरून आणि कोटिंग पॉलिश करून कोटिंग आणि वर्कपीसमधील आसंजनाची शक्यता लक्षणीयरीत्या कमी केली जाऊ शकते.

कटिंग उद्योगात कटिंग टूल कोटिंग्ज म्हणून अॅल्युमिनियम-आधारित कोटिंग्ज (उदा. AlTiN) सामान्यतः वापरली जातात. उच्च कटिंग तापमानाच्या प्रभावाखाली, हे अॅल्युमिनियम-आधारित कोटिंग्ज अॅल्युमिनियम ऑक्साईडचा पातळ आणि दाट थर तयार करू शकतात जो मशीनिंग दरम्यान सतत स्वतःचे नूतनीकरण करत राहतो, कोटिंग आणि त्याखालील सब्सट्रेट सामग्रीला ऑक्सिडेटिव्ह हल्ल्यापासून संरक्षण करतो.

कोटिंगची कडकपणा आणि ऑक्सिडेशन प्रतिरोधक क्षमता अॅल्युमिनियम सामग्री आणि कोटिंगची रचना बदलून समायोजित केली जाऊ शकते. उदाहरणार्थ, अॅल्युमिनियम सामग्री वाढवून, नॅनो-स्ट्रक्चर्स किंवा मायक्रो-अलॉयिंग (म्हणजेच, कमी सामग्री असलेल्या घटकांसह मिश्रधातू) वापरून, कोटिंगची ऑक्सिडेशन प्रतिरोधकता सुधारली जाऊ शकते.

कोटिंग मटेरियलच्या रासायनिक रचनेव्यतिरिक्त, कोटिंग रचनेतील बदल कोटिंगच्या कार्यक्षमतेवर लक्षणीय परिणाम करू शकतात. वेगवेगळ्या कटिंग टूलची कार्यक्षमता कोटिंग मायक्रो-स्ट्रक्चरमधील विविध घटकांच्या वितरणावर अवलंबून असते.

आजकाल, वेगवेगळ्या रासायनिक रचनांसह अनेक एकल कोटिंग थर एकत्रित करून इच्छित कामगिरी मिळवता येते. भविष्यातही हा ट्रेंड विकसित होत राहील - विशेषतः नवीन कोटिंग सिस्टम आणि कोटिंग प्रक्रियांद्वारे, जसे की HI3 (हाय आयोनायझेशन ट्रिपल) आर्क बाष्पीभवन आणि स्पटरिंग हायब्रिड कोटिंग तंत्रज्ञान जे तीन उच्च आयनीकृत कोटिंग प्रक्रियांना एकामध्ये एकत्र करते.

एक अष्टपैलू कोटिंग म्हणून, टायटॅनियम-सिलिकॉन आधारित (TiSi) कोटिंग्ज उत्कृष्ट मशीनीबिलिटी देतात. हे कोटिंग्ज वेगवेगळ्या कार्बाइड सामग्रीसह उच्च कडकपणा स्टील्स (HRC 65 पर्यंत कोर कडकपणा) आणि मध्यम कडकपणा स्टील्स (HRC 40 पर्यंत कोर कडकपणा) दोन्हीवर प्रक्रिया करण्यासाठी वापरले जाऊ शकतात. कोटिंग स्ट्रक्चरची रचना वेगवेगळ्या मशीनिंग अनुप्रयोगांनुसार अनुकूलित केली जाऊ शकते. परिणामी, टायटॅनियम सिलिकॉन-आधारित कोटेड कटिंग टूल्सचा वापर उच्च-मिश्रधातू, कमी-मिश्रधातू स्टील्सपासून ते कठोर स्टील्स आणि टायटॅनियम मिश्रधातूंपर्यंत विस्तृत श्रेणीतील वर्कपीस मटेरियल कापण्यासाठी आणि प्रक्रिया करण्यासाठी केला जाऊ शकतो. फ्लॅट वर्कपीसेसवरील उच्च फिनिश कटिंग चाचण्या (हार्डनेस HRC 44) ने दर्शविले आहे की कोटेड कटिंग टूल्स त्यांचे आयुष्य जवळजवळ दुप्पट वाढवू शकतात आणि पृष्ठभागाची खडबडीतपणा सुमारे 10 पट कमी करू शकतात.

टायटॅनियम-सिलिकॉन आधारित कोटिंगमुळे पृष्ठभागाचे पॉलिशिंग कमी होते. अशा कोटिंग्जचा वापर उच्च कटिंग गती, उच्च धार तापमान आणि उच्च धातू काढण्याच्या दरांसह प्रक्रियेत केला जाण्याची अपेक्षा आहे.

काही इतर पीव्हीडी कोटिंग्जसाठी (विशेषतः मायक्रो-अ‍ॅलॉयड कोटिंग्जसाठी), कोटिंग कंपन्या विविध ऑप्टिमाइझ्ड पृष्ठभाग प्रक्रिया उपायांवर संशोधन आणि विकास करण्यासाठी प्रोसेसरसह जवळून काम करत आहेत. म्हणूनच, मशीनिंग कार्यक्षमता, कटिंग टूल्सचा वापर, मशीनिंग गुणवत्ता आणि मटेरियल, कोटिंग आणि मशीनिंगमधील परस्परसंवादात लक्षणीय सुधारणा शक्य आहेत आणि व्यावहारिकदृष्ट्या लागू आहेत. व्यावसायिक कोटिंग भागीदारासोबत काम करून, वापरकर्ते त्यांच्या आयुष्यभर त्यांच्या साधनांचा वापर कार्यक्षमता वाढवू शकतात.