Premazi rezilnih orodij izboljšujejo torne in obrabne lastnosti rezilnih orodij, zato so bistveni pri rezanju.Ponudniki tehnologije površinske obdelave že vrsto let razvijajo prilagojene rešitve premazov za izboljšanje odpornosti rezalnih orodij proti obrabi, učinkovitosti obdelave in življenjske dobe.Edinstven izziv izhaja iz pozornosti in optimizacije štirih elementov: (i) obdelava pred in po nanosu površin rezalnih orodij;(ii) materiali za premaze;(iii) strukture premazov;in (iv) integrirano tehnologijo obdelave za prevlečena rezalna orodja.
Viri obrabe rezalnega orodja
Med postopkom rezanja se v kontaktnem območju med rezalnim orodjem in materialom obdelovanca pojavijo obrabni mehanizmi.Na primer, vezana obraba med odrezkom in rezalno površino, abrazivna obraba orodja s trdimi točkami v materialu obdelovanca in obraba, ki jo povzročajo torne kemične reakcije (kemične reakcije materiala, ki jih povzročajo mehanski učinki in visoke temperature).Ker te torne napetosti zmanjšajo rezalno silo rezalnega orodja in skrajšajo življenjsko dobo orodja, vplivajo predvsem na učinkovitost obdelave rezalnega orodja.
Površinski premaz zmanjša učinek trenja, medtem ko osnovni material rezalnega orodja podpira premaz in absorbira mehanske obremenitve.Izboljšana zmogljivost tornega sistema lahko prihrani material in zmanjša porabo energije poleg povečanja produktivnosti.
Vloga premaza pri zmanjševanju stroškov predelave
Življenjska doba rezilnega orodja je pomemben dejavnik stroškov v proizvodnem ciklu.Življenjsko dobo rezilnega orodja je med drugim mogoče definirati kot čas, ko je stroj mogoče obdelati brez prekinitev, preden je potrebno vzdrževanje.Daljša kot je življenjska doba rezilnega orodja, nižji so stroški zaradi prekinitev proizvodnje in manj vzdrževalnih del mora opraviti stroj.
Celo pri zelo visokih rezalnih temperaturah je možno življenjsko dobo rezalnega orodja podaljšati s premazom, s čimer se bistveno zmanjšajo stroški obdelave.Poleg tega lahko premaz rezilnega orodja zmanjša potrebo po mazalnih tekočinah.Ne le zmanjša stroške materiala, ampak tudi pomaga varovati okolje.
Vpliv obdelave pred in po nanosu na produktivnost
V sodobnih postopkih rezanja morajo rezalna orodja prenašati visoke pritiske (>2 GPa), visoke temperature in stalne cikle toplotne obremenitve.Pred in po premazu rezilnega orodja je treba le-to obdelati z ustreznim postopkom.
Pred nanosom premaza rezalnega orodja je mogoče uporabiti različne metode predobdelave za pripravo na nadaljnji postopek nanašanja premaza, hkrati pa bistveno izboljšati oprijem premaza.Z delovanjem v povezavi s premazom lahko priprava rezalnega roba orodja tudi poveča rezalno hitrost in podajalno hitrost ter podaljša življenjsko dobo rezalnega orodja.
Naknadna obdelava prevleke (priprava robov, površinska obdelava in strukturiranje) prav tako igra odločilno vlogo pri optimizaciji rezalnega orodja, zlasti pri preprečevanju morebitne zgodnje obrabe zaradi tvorbe odkruškov (lepitev materiala obdelovanca na rezalni rob rezila). orodje).
Premisleki in izbira premazov
Zahteve glede delovanja premaza so lahko zelo različne.V pogojih obdelave, kjer je temperatura rezalnega roba visoka, postanejo obrabne lastnosti prevleke, odporne na vročino, izjemno pomembne.Pričakuje se, da bi morali sodobni premazi imeti tudi naslednje lastnosti: odlično delovanje pri visokih temperaturah, odpornost proti oksidaciji, visoko trdoto (tudi pri visokih temperaturah) in mikroskopsko žilavost (plastičnost) z oblikovanjem nanostrukturiranih plasti.
Za učinkovita rezalna orodja sta dva odločilna dejavnika optimiziran oprijem premaza in primerna porazdelitev preostalih napetosti.Najprej je treba upoštevati interakcijo med substratnim materialom in premaznim materialom.Drugič, med premaznim materialom in materialom, ki se obdeluje, mora biti čim manjša afiniteta.Možnost oprijema med prevleko in obdelovancem lahko bistveno zmanjšamo z uporabo ustrezne geometrije orodja in poliranjem prevleke.
Premazi na osnovi aluminija (npr. AlTiN) se običajno uporabljajo kot premazi za rezalna orodja v rezalni industriji.Pod delovanjem visokih temperatur rezanja lahko ti premazi na osnovi aluminija tvorijo tanko in gosto plast aluminijevega oksida, ki se med strojno obdelavo nenehno obnavlja, ščiti prevleko in podlago pod njo pred oksidativnim napadom.
Trdoto in odpornost proti oksidaciji prevleke je mogoče prilagoditi s spreminjanjem vsebnosti aluminija in strukture prevleke.Na primer, s povečanjem vsebnosti aluminija z uporabo nanostruktur ali mikrolegiranja (tj. legiranja z nizko vsebnostjo elementov) je mogoče izboljšati oksidacijsko odpornost prevleke.
Poleg kemične sestave premaznega materiala lahko spremembe v strukturi premaza pomembno vplivajo na delovanje premaza.Različna zmogljivost rezalnega orodja je odvisna od porazdelitve različnih elementov v mikrostrukturi prevleke.
Dandanes je več posameznih prevlečnih slojev z različnimi kemičnimi sestavami mogoče združiti v kompozitni prevlečni sloj, da se doseže želena učinkovitost.Ta trend se bo še naprej razvijal v prihodnosti – zlasti z novimi sistemi premazov in postopki nanašanja premazov, kot je HI3 (High Ionization Triple) hibridna tehnologija premazovanja z izparevanjem in brizganjem, ki združuje tri visoko ionizirane postopke nanašanja premazov v enega.
Prevleke na osnovi titana in silicija (TiSi) kot vsestranski premaz nudijo odlično obdelovalnost.Ti premazi se lahko uporabljajo za obdelavo jekel visoke trdote z različnimi vsebnostmi karbida (trdota jedra do HRC 65) in jekel srednje trdote (trdota jedra HRC 40).Zasnovo strukture prevleke je mogoče ustrezno prilagoditi različnim aplikacijam obdelave.Posledično se rezalna orodja, prevlečena s titanovim silikonom, lahko uporabljajo za rezanje in obdelavo širokega nabora materialov obdelovancev od visokolegiranih, nizkolegiranih jekel do kaljenih jekel in titanovih zlitin.Visokokakovostni rezalni testi na ravnih obdelovancih (trdota HRC 44) so pokazali, da lahko prevlečena rezalna orodja podaljšajo življenjsko dobo za skoraj dvakrat in zmanjšajo hrapavost površine za približno 10-krat.
Prevleka na osnovi titana in silicija zmanjša poznejše poliranje površine.Pričakuje se, da se bodo takšni premazi uporabljali pri obdelavi z visokimi rezalnimi hitrostmi, visokimi robnimi temperaturami in visokimi stopnjami odstranjevanja kovine.
Za nekatere druge premaze PVD (zlasti mikrolegirane premaze) podjetja za premaze prav tako tesno sodelujejo s predelovalci pri raziskovanju in razvoju različnih optimiziranih rešitev površinske obdelave.Zato so možne in praktično uporabne znatne izboljšave učinkovitosti obdelave, uporabe rezalnega orodja, kakovosti obdelave in interakcije med materialom, prevleko in strojno obdelavo.S sodelovanjem s profesionalnim premaznim partnerjem lahko uporabniki povečajo učinkovitost uporabe svojih orodij v celotnem življenjskem ciklu.
Čas objave: Nov-07-2022