Даже при очень высоких температурах резания срок службы режущего инструмента может быть продлен с помощью покрытия, что значительно снижает затраты на обработку. Кроме того, покрытие режущего инструмента может снизить потребность в смазочных жидкостях. Это не только снижает материальные затраты, но и помогает защитить окружающую среду.
Влияние обработки до и после нанесения покрытия на производительность
В современных операциях резки режущие инструменты должны выдерживать высокие давления (>2 ГПа), высокие температуры и постоянные циклы термического напряжения. До и после нанесения покрытия режущий инструмент должен быть обработан соответствующим процессом.
Перед покрытием режущего инструмента можно использовать различные методы предварительной обработки для подготовки к последующему процессу покрытия, при этом значительно улучшая адгезию покрытия. Работая совместно с покрытием, подготовка режущей кромки инструмента может также увеличить скорость резания и скорость подачи, а также продлить срок службы режущего инструмента.
Постобработка покрытия (подготовка кромок, обработка поверхности и структурирование) также играет определяющую роль в оптимизации режущего инструмента, в частности, для предотвращения возможного преждевременного износа за счет образования стружки (сцепления материала заготовки с режущей кромкой инструмента).
Рекомендации по выбору покрытия
Требования к эксплуатационным характеристикам покрытия могут быть самыми разными. В условиях обработки, когда температура режущей кромки высока, жаропрочные износостойкие характеристики покрытия становятся чрезвычайно важными. Ожидается, что современные покрытия также должны обладать следующими характеристиками: превосходными высокотемпературными характеристиками, стойкостью к окислению, высокой твердостью (даже при высоких температурах) и микроскопической прочностью (пластичностью) за счет проектирования наноструктурированных слоев.
Для эффективных режущих инструментов оптимальная адгезия покрытия и разумное распределение остаточных напряжений являются двумя решающими факторами. Во-первых, необходимо учитывать взаимодействие между материалом подложки и материалом покрытия. Во-вторых, должно быть как можно меньше сродства между материалом покрытия и обрабатываемым материалом. Возможность адгезии между покрытием и заготовкой можно значительно снизить, используя соответствующую геометрию инструмента и полируя покрытие.
Покрытия на основе алюминия (например, AlTiN) обычно используются в качестве покрытий режущих инструментов в режущей промышленности. Под действием высоких температур резания эти покрытия на основе алюминия могут образовывать тонкий и плотный слой оксида алюминия, который постоянно обновляется в процессе обработки, защищает покрытие и материал подложки под ним от окислительного воздействия.
Твердость и стойкость покрытия к окислению можно регулировать, изменяя содержание алюминия и структуру покрытия. Например, увеличивая содержание алюминия, используя наноструктуры или микролегирование (т. е. легирование элементами с низким содержанием), можно улучшить стойкость покрытия к окислению.
Помимо химического состава материала покрытия, изменения в структуре покрытия могут существенно влиять на эксплуатационные характеристики покрытия. Различная производительность режущего инструмента зависит от распределения различных элементов в микроструктуре покрытия.
В настоящее время несколько отдельных слоев покрытия с различным химическим составом могут быть объединены в композитный слой покрытия для получения желаемых характеристик. Эта тенденция будет продолжать развиваться в будущем – особенно за счет новых систем покрытий и процессов нанесения покрытий, таких как технология гибридного покрытия с дуговым испарением и распылением HI3 (High Ionization Triple), которая объединяет три высокоионизированных процесса нанесения покрытий в один.
В качестве универсального покрытия покрытия на основе титана и кремния (TiSi) обеспечивают превосходную обрабатываемость. Эти покрытия могут использоваться для обработки как сталей высокой твердости с различным содержанием карбида (твердость сердцевины до HRC 65), так и сталей средней твердости (твердость сердцевины HRC 40). Конструкция структуры покрытия может быть адаптирована в соответствии с различными приложениями обработки. В результате режущие инструменты с покрытием на основе титана и кремния могут использоваться для резки и обработки широкого спектра материалов заготовок от высоколегированных, низколегированных сталей до закаленных сталей и титановых сплавов. Испытания на высококачественную резку плоских заготовок (твердость HRC 44) показали, что режущие инструменты с покрытием могут увеличить срок службы почти в два раза и уменьшить шероховатость поверхности примерно в 10 раз.
Покрытие на основе титана и кремния минимизирует последующую полировку поверхности. Такие покрытия, как ожидается, будут использоваться при обработке с высокими скоростями резания, высокими температурами кромок и высокими скоростями съема металла.
Для некоторых других покрытий PVD (особенно микролегированных покрытий) компании, занимающиеся покрытиями, также тесно сотрудничают с переработчиками для исследования и разработки различных оптимизированных решений по обработке поверхности. Таким образом, возможны и практически применимы значительные улучшения в эффективности обработки, использовании режущего инструмента, качестве обработки и взаимодействии между материалом, покрытием и обработкой. Работая с профессиональным партнером по покрытиям, пользователи могут повысить эффективность использования своих инструментов на протяжении всего их жизненного цикла.
–Эта статья опубликованапроизводитель вакуумных напылительных машинГуандун Чжэньхуа
Время публикации: 29-02-2024