Pinapabuti ng mga cutting tool coating ang mga katangian ng friction at wear ng mga cutting tool, kaya naman mahalaga ang mga ito sa mga operasyon ng pagputol. Sa loob ng maraming taon, ang mga tagapagbigay ng teknolohiya sa pagproseso ng ibabaw ay bumubuo ng mga customized na solusyon sa patong upang mapabuti ang resistensya sa pagkasira ng cutting tool, kahusayan sa machining at buhay ng serbisyo. Ang natatanging hamon ay nagmumula sa atensyon at pag-optimize ng apat na elemento: (i) pre- at post-coating na pagproseso ng mga ibabaw ng cutting tool; (ii) mga materyales sa patong; (iii) mga istruktura ng patong; at (iv) pinagsamang teknolohiya sa pagproseso para sa mga coated cutting tool.
Mga pinagmumulan ng pagkasira ng mga kagamitan sa paggupit
Sa proseso ng pagputol, may ilang mekanismo ng pagkasira na nangyayari sa sona ng pakikipag-ugnayan sa pagitan ng cutting tool at ng materyal ng workpiece. Halimbawa, ang nakadikit na pagkasira sa pagitan ng chip at ng cutting surface, ang nakasasakit na pagkasira ng tool dahil sa matigas na bahagi ng materyal ng workpiece, at ang pagkasira na dulot ng frictional chemical reactions (mga kemikal na reaksyon ng materyal na dulot ng mekanikal na aksyon at mataas na temperatura). Dahil ang mga frictional stress na ito ay nakakabawas sa puwersa ng pagputol ng cutting tool at nagpapaikli sa buhay ng tool, pangunahing nakakaapekto ito sa kahusayan ng machining ng cutting tool.
Binabawasan ng patong sa ibabaw ang epekto ng alitan, habang sinusuportahan naman ng materyal ng cutting tool ang patong at sinisipsip ang mekanikal na stress. Ang pinahusay na pagganap ng friction system ay maaaring makatipid ng materyal at mabawasan ang pagkonsumo ng enerhiya bilang karagdagan sa pagtaas ng produktibidad.
Ang papel ng patong sa pagbabawas ng mga gastos sa pagproseso
Ang tagal ng buhay ng cutting tool ay isang mahalagang salik sa gastos sa siklo ng produksyon. Bukod sa iba pang mga bagay, ang tagal ng buhay ng cutting tool ay maaaring tukuyin bilang ang oras na maaaring maproseso ang isang makina nang walang pagkaantala bago kailanganin ang pagpapanatili. Kung mas mahaba ang tagal ng buhay ng cutting tool, mas mababa ang gastos dahil sa mga pagkaantala sa produksyon at mas kaunting trabaho sa pagpapanatili ang kailangang gawin ng makina.
Kahit sa napakataas na temperatura ng paggupit, ang buhay ng gamit ng cutting tool ay maaaring pahabain sa pamamagitan ng patong, kaya't makabuluhang binabawasan ang mga gastos sa machining. Bukod pa rito, ang patong ng cutting tool ay maaaring makabawas sa pangangailangan para sa mga lubricating fluid. Hindi lamang binabawasan ang mga gastos sa materyales, kundi nakakatulong din upang protektahan ang kapaligiran.
Epekto ng pre- at post-coating processing sa produktibidad
Sa mga modernong operasyon sa paggupit, ang mga kagamitang panggupit ay kailangang makayanan ang mataas na presyon (>2 GPa), mataas na temperatura at patuloy na mga siklo ng thermal stress. Bago at pagkatapos ng patong ng kagamitang panggupit, dapat itong tratuhin gamit ang naaangkop na proseso.
Bago ang paglalagay ng patong sa kagamitang panggupit, maaaring gamitin ang iba't ibang paraan ng paunang paggamot upang maghanda para sa kasunod na proseso ng paglalagay ng patong, habang lubos na pinapabuti ang pagdikit ng patong. Sa pamamagitan ng paggamit kasama ng patong, ang paghahanda ng gilid ng pamutol ng kagamitan ay maaari ring magpataas ng bilis ng paggupit at bilis ng pagpapakain, at magpahaba ng buhay ng kagamitang panggupit.
Ang post-processing ng patong (paghahanda ng gilid, pagproseso ng ibabaw, at pagbubuo ng istruktura) ay gumaganap din ng isang mahalagang papel sa pag-optimize ng cutting tool, partikular na upang maiwasan ang posibleng maagang pagkasira dahil sa pagbuo ng chip (pagdidikit ng materyal ng workpiece sa cutting edge ng tool).
Mga pagsasaalang-alang at pagpili ng patong
Ang mga kinakailangan para sa pagganap ng patong ay maaaring ibang-iba. Sa ilalim ng mga kondisyon ng machining kung saan mataas ang temperatura ng cutting edge, ang mga katangian ng patong na lumalaban sa init at nasusunog ay nagiging lubhang mahalaga. Inaasahan na ang mga modernong patong ay dapat ding magkaroon ng mga sumusunod na katangian: mahusay na pagganap sa mataas na temperatura, resistensya sa oksihenasyon, mataas na katigasan (kahit na sa mataas na temperatura), at mikroskopikong katigasan (plasticity) sa pamamagitan ng disenyo ng mga nanostructured layer.
Para sa mahusay na mga kagamitan sa paggupit, ang na-optimize na pagdikit ng patong at ang makatwirang distribusyon ng mga natitirang stress ay dalawang mahalagang salik. Una, kailangang isaalang-alang ang interaksyon sa pagitan ng materyal ng substrate at ng materyal ng patong. Pangalawa, dapat mayroong kaunting affinity hangga't maaari sa pagitan ng materyal ng patong at ng materyal na ipoproseso. Ang posibilidad ng pagdikit sa pagitan ng patong at ng workpiece ay maaaring mabawasan nang malaki sa pamamagitan ng paggamit ng naaangkop na geometry ng kagamitan at pagpapakintab ng patong.
Ang mga patong na nakabatay sa aluminyo (hal. AlTiN) ay karaniwang ginagamit bilang mga patong para sa mga kagamitan sa pagputol sa industriya ng pagputol. Sa ilalim ng impluwensya ng mataas na temperatura ng pagputol, ang mga patong na nakabatay sa aluminyo na ito ay maaaring bumuo ng isang manipis at siksik na patong ng aluminyo oksido na patuloy na nagpapanibago sa sarili habang nagma-machining, pinoprotektahan ang patong at ang materyal ng substrate sa ilalim nito mula sa oxidative attack.
Ang katigasan at pagganap ng resistensya sa oksihenasyon ng isang patong ay maaaring isaayos sa pamamagitan ng pagbabago ng nilalaman ng aluminyo at istruktura ng patong. Halimbawa, sa pamamagitan ng pagpapataas ng nilalaman ng aluminyo, gamit ang mga nano-structure o micro-alloying (ibig sabihin, pag-alloy na may mga elementong mababa ang nilalaman), maaaring mapabuti ang resistensya sa oksihenasyon ng patong.
Bukod sa kemikal na komposisyon ng materyal na patong, ang mga pagbabago sa istruktura ng patong ay maaaring makaapekto nang malaki sa pagganap ng patong. Ang iba't ibang pagganap ng cutting tool ay nakasalalay sa distribusyon ng iba't ibang elemento sa micro-structure ng patong.
Sa kasalukuyan, maraming single coating layer na may iba't ibang kemikal na komposisyon ang maaaring pagsamahin sa isang composite coating layer upang makamit ang ninanais na performance. Ang trend na ito ay patuloy na uunlad sa hinaharap – lalo na sa pamamagitan ng mga bagong coating system at coating process, tulad ng HI3 (High Ionization Triple) arc evaporation at sputtering hybrid coating technology na pinagsasama ang tatlong highly ionized coating processes sa isa.
Bilang isang panlahatang patong, ang mga titanium-silicon based (TiSi) coatings ay nag-aalok ng mahusay na kakayahang makinahin. Ang mga patong na ito ay maaaring gamitin para sa pagproseso ng parehong high hardness steels na may iba't ibang carbide contents (core hardness hanggang HRC 65) at medium hardness steels (core hardness HRC 40). Ang disenyo ng istruktura ng patong ay maaaring iakma nang naaayon sa iba't ibang aplikasyon sa machining. Bilang resulta, ang mga titanium silicone-based coated cutting tool ay maaaring gamitin para sa pagputol at pagproseso ng malawak na hanay ng mga materyales ng workpiece mula sa high-alloyed, low-alloyed steels hanggang sa hardened steels at titanium alloys. Ang mga high finish cutting test sa mga patag na workpiece (hardness HRC 44) ay nagpakita na ang mga coated cutting tool ay maaaring magpahaba ng buhay nito nang halos dalawang beses at mabawasan ang surface roughness nang humigit-kumulang 10 beses.
Binabawasan ng patong na nakabase sa titanium-silicon ang kasunod na pagpapakintab sa ibabaw. Inaasahang gagamitin ang mga naturang patong sa pagproseso na may matataas na bilis ng pagputol, matataas na temperatura sa gilid, at matataas na antas ng pag-aalis ng metal.
Para sa ibang mga PVD coatings (lalo na ang mga micro-alloyed coatings), ang mga kumpanya ng coating ay malapit ding nakikipagtulungan sa mga processor upang magsaliksik at bumuo ng iba't ibang na-optimize na solusyon sa pagproseso ng ibabaw. Samakatuwid, posible ang mga makabuluhang pagpapabuti sa kahusayan ng machining, paggamit ng cutting tool, kalidad ng machining, at ang interaksyon sa pagitan ng materyal, coating at machining, at praktikal na naaangkop. Sa pamamagitan ng pakikipagtulungan sa isang propesyonal na kasosyo sa coating, maaaring mapataas ng mga gumagamit ang kahusayan sa paggamit ng kanilang mga tool sa buong siklo ng kanilang buhay.
Oras ng pag-post: Nob-07-2022