แม้จะมีอุณหภูมิการตัดที่สูงมาก อายุการใช้งานของเครื่องมือตัดก็สามารถขยายออกไปได้ด้วยการเคลือบ ซึ่งจะช่วยลดต้นทุนการตัดได้อย่างมาก นอกจากนี้ การเคลือบเครื่องมือตัดยังช่วยลดความจำเป็นในการใช้น้ำมันหล่อลื่น ไม่เพียงแต่ลดต้นทุนวัสดุเท่านั้น แต่ยังช่วยปกป้องสิ่งแวดล้อมอีกด้วย
ผลกระทบของกระบวนการเคลือบก่อนและหลังต่อผลผลิต
ในการตัดสมัยใหม่ เครื่องมือตัดต้องทนต่อแรงดันสูง (>2 GPa) อุณหภูมิสูง และวงจรความเค้นความร้อนที่ต่อเนื่องสม่ำเสมอ ก่อนและหลังการเคลือบเครื่องมือตัด จะต้องผ่านกระบวนการที่เหมาะสม
ก่อนการเคลือบเครื่องมือตัด สามารถใช้การเตรียมการเบื้องต้นต่างๆ เพื่อเตรียมการสำหรับกระบวนการเคลือบในขั้นตอนต่อไปได้ โดยในขณะเดียวกันก็ปรับปรุงการยึดเกาะของการเคลือบได้อย่างมีนัยสำคัญ การเตรียมคมตัดของเครื่องมือร่วมกับการเคลือบยังช่วยเพิ่มความเร็วในการตัดและอัตราป้อน และยืดอายุการใช้งานของเครื่องมือตัดได้อีกด้วย
กระบวนการหลังการเคลือบ (การเตรียมขอบ การประมวลผลพื้นผิว และการจัดโครงสร้าง) ยังมีบทบาทสำคัญในการเพิ่มประสิทธิภาพให้กับเครื่องมือตัด โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการป้องกันการสึกหรอเร็วที่อาจเกิดขึ้นจากการเกิดเศษโลหะ (การยึดติดของวัสดุชิ้นงานกับขอบตัดของเครื่องมือ)
ข้อควรพิจารณาและการเลือกเคลือบผิว
ข้อกำหนดสำหรับประสิทธิภาพการเคลือบอาจแตกต่างกันมาก ภายใต้สภาวะการตัดเฉือนที่อุณหภูมิของขอบตัดสูง ลักษณะการสึกหรอที่ทนทานต่อความร้อนของการเคลือบจึงมีความสำคัญอย่างยิ่ง คาดว่าการเคลือบสมัยใหม่ควรมีลักษณะดังต่อไปนี้ด้วย: ประสิทธิภาพการทำงานที่อุณหภูมิสูงที่ยอดเยี่ยม ทนต่อการเกิดออกซิเดชัน ความแข็งสูง (แม้ในอุณหภูมิสูง) และความเหนียวในระดับจุลภาค (ความเป็นพลาสติก) ผ่านการออกแบบชั้นที่มีโครงสร้างระดับนาโน
สำหรับเครื่องมือตัดที่มีประสิทธิภาพ การยึดเกาะของสารเคลือบที่เหมาะสมและการกระจายความเค้นตกค้างที่เหมาะสมเป็นปัจจัยสำคัญสองประการ ประการแรก จำเป็นต้องพิจารณาปฏิสัมพันธ์ระหว่างวัสดุพื้นผิวและวัสดุเคลือบ ประการที่สอง ควรมีความสัมพันธ์น้อยที่สุดระหว่างวัสดุเคลือบและวัสดุที่จะประมวลผล ความเป็นไปได้ของการยึดเกาะระหว่างสารเคลือบและชิ้นงานสามารถลดลงได้อย่างมากโดยใช้รูปทรงเครื่องมือที่เหมาะสมและการขัดสารเคลือบ
สารเคลือบที่ใช้ส่วนประกอบของอลูมิเนียม (เช่น AlTiN) มักใช้เป็นสารเคลือบเครื่องมือตัดในอุตสาหกรรมการตัด เมื่ออยู่ภายใต้อุณหภูมิการตัดที่สูง สารเคลือบที่ใช้ส่วนประกอบของอลูมิเนียมเหล่านี้สามารถสร้างชั้นออกไซด์อลูมิเนียมที่บางและหนาแน่นได้ ซึ่งจะสร้างขึ้นใหม่อย่างต่อเนื่องระหว่างการตัดเฉือน ช่วยปกป้องสารเคลือบและวัสดุพื้นผิวด้านล่างจากการกัดกร่อนจากออกซิเดชัน
ความแข็งและประสิทธิภาพการต้านทานออกซิเดชันของสารเคลือบสามารถปรับได้โดยการเปลี่ยนแปลงปริมาณอะลูมิเนียมและโครงสร้างของสารเคลือบ ตัวอย่างเช่น การเพิ่มปริมาณอะลูมิเนียม การใช้โครงสร้างระดับนาโนหรือการอัลลอยด์ขนาดเล็ก (เช่น การอัลลอยด์ที่มีธาตุที่มีปริมาณต่ำ) สามารถปรับปรุงความต้านทานออกซิเดชันของสารเคลือบได้
นอกจากองค์ประกอบทางเคมีของวัสดุเคลือบแล้ว การเปลี่ยนแปลงในโครงสร้างเคลือบยังส่งผลกระทบอย่างมากต่อประสิทธิภาพของการเคลือบ ประสิทธิภาพของเครื่องมือตัดที่แตกต่างกันขึ้นอยู่กับการกระจายตัวขององค์ประกอบต่างๆ ในโครงสร้างจุลภาคของการเคลือบ
ปัจจุบัน ชั้นเคลือบเดี่ยวหลายๆ ชั้นที่มีองค์ประกอบทางเคมีต่างกันสามารถนำมาผสมกันเป็นชั้นเคลือบคอมโพสิตเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพตามต้องการ แนวโน้มนี้จะยังคงพัฒนาต่อไปในอนาคต โดยเฉพาะอย่างยิ่งผ่านระบบเคลือบและกระบวนการเคลือบใหม่ๆ เช่น เทคโนโลยีการเคลือบไฮบริดแบบระเหยและสปัตเตอร์แบบอาร์ค HI3 (High Ionization Triple) ที่รวมกระบวนการเคลือบที่มีไอออนสูงสามกระบวนการเข้าไว้ด้วยกัน
การเคลือบไททาเนียม-ซิลิกอน (TiSi) เป็นการเคลือบแบบรอบด้านซึ่งให้ความสามารถในการตัดเฉือนที่ยอดเยี่ยม การเคลือบเหล่านี้สามารถใช้ในการประมวลผลเหล็กที่มีความแข็งสูงที่มีปริมาณคาร์ไบด์ต่างกัน (ความแข็งของแกนถึง HRC 65) และเหล็กที่มีความแข็งปานกลาง (ความแข็งของแกน HRC 40) การออกแบบโครงสร้างการเคลือบสามารถปรับให้เข้ากับการใช้งานการตัดเฉือนที่แตกต่างกันได้ ด้วยเหตุนี้ เครื่องมือตัดเคลือบไททาเนียม-ซิลิกอนจึงสามารถใช้ในการตัดและประมวลผลวัสดุชิ้นงานได้หลากหลาย ตั้งแต่เหล็กที่มีโลหะผสมสูง เหล็กที่มีโลหะผสมต่ำ ไปจนถึงเหล็กชุบแข็งและโลหะผสมไททาเนียม การทดสอบการตัดแบบผิวสำเร็จสูงบนชิ้นงานแบน (ความแข็ง HRC 44) แสดงให้เห็นว่าเครื่องมือตัดเคลือบสามารถเพิ่มอายุการใช้งานได้เกือบสองเท่าและลดความหยาบของพื้นผิวได้ประมาณ 10 เท่า
การเคลือบไททาเนียม-ซิลิกอนช่วยลดการขัดผิวในภายหลัง การเคลือบดังกล่าวคาดว่าจะใช้ในการประมวลผลด้วยความเร็วในการตัดสูง อุณหภูมิขอบสูง และอัตราการขจัดโลหะสูง
สำหรับการเคลือบ PVD อื่นๆ (โดยเฉพาะการเคลือบโลหะผสมขนาดเล็ก) บริษัทเคลือบผิวยังทำงานอย่างใกล้ชิดกับผู้แปรรูปเพื่อค้นคว้าและพัฒนาวิธีการแปรรูปพื้นผิวที่เหมาะสมที่สุด ดังนั้น การปรับปรุงประสิทธิภาพการตัดเฉือน การใช้เครื่องมือตัด คุณภาพการตัดเฉือน และปฏิสัมพันธ์ระหว่างวัสดุ การเคลือบ และการตัดเฉือนจึงเป็นไปได้และนำไปใช้ได้จริง ด้วยการทำงานร่วมกับพันธมิตรด้านการเคลือบระดับมืออาชีพ ผู้ใช้สามารถเพิ่มประสิทธิภาพการใช้เครื่องมือของตนได้ตลอดอายุการใช้งาน
–บทความนี้เผยแพร่โดยผู้ผลิตเครื่องเคลือบสูญญากาศกว่างตงเจิ้นหัว
เวลาโพสต์ : 29 ก.พ. 2567