Kesici takım kaplamaları, kesici takımların sürtünme ve aşınma özelliklerini iyileştirir, bu nedenle kesme işlemlerinde olmazsa olmazdır. Uzun yıllardır, yüzey işleme teknolojisi sağlayıcıları, kesici takım aşınma direncini, işleme verimliliğini ve hizmet ömrünü iyileştirmek için özelleştirilmiş kaplama çözümleri geliştirmektedir. Benzersiz zorluk, dört öğenin dikkatinden ve optimizasyonundan kaynaklanmaktadır: (i) kesici takım yüzeylerinin kaplama öncesi ve sonrası işlenmesi; (ii) kaplama malzemeleri; (iii) kaplama yapıları; ve (iv) kaplamalı kesici takımlar için entegre işleme teknolojisi.
Kesici takım aşınma kaynakları
Kesme işlemi sırasında kesici takım ile iş parçası malzemesi arasındaki temas bölgesinde bazı aşınma mekanizmaları meydana gelir. Örneğin, talaş ile kesme yüzeyi arasındaki bağ aşınması, iş parçası malzemesindeki sert noktalar tarafından takımın aşındırıcı aşınması ve sürtünmeli kimyasal reaksiyonların (mekanik etki ve yüksek sıcaklıkların neden olduğu malzemenin kimyasal reaksiyonları) neden olduğu aşınma. Bu sürtünmeli gerilimler kesici takımın kesme kuvvetini azalttığı ve takım ömrünü kısalttığı için esas olarak kesici takımın işleme verimliliğini etkiler.
Yüzey kaplaması sürtünmenin etkisini azaltırken, kesici takım taban malzemesi kaplamayı destekler ve mekanik stresi emer. Sürtünme sisteminin iyileştirilmiş performansı, üretkenliği artırmanın yanı sıra malzemeden tasarruf sağlayabilir ve enerji tüketimini azaltabilir.
İşleme maliyetlerini azaltmada kaplamanın rolü
Kesici takım ömrü, üretim döngüsünde önemli bir maliyet faktörüdür. Kesici takım ömrü, diğer şeylerin yanı sıra, bir makinenin bakım gerekmeden önce kesintisiz olarak işlenebildiği süre olarak tanımlanabilir. Kesici takım ömrü ne kadar uzun olursa, üretim kesintilerinden kaynaklanan maliyetler o kadar düşük olur ve makinenin yapması gereken bakım işi de o kadar az olur.
Çok yüksek kesme sıcaklıklarında bile, kaplama ile kesici takımın kullanım ömrü uzatılabilir ve böylece işleme maliyetleri önemli ölçüde azaltılabilir. Ayrıca, kesici takım kaplaması yağlama sıvılarına olan ihtiyacı azaltabilir. Sadece malzeme maliyetlerini düşürmekle kalmaz, aynı zamanda çevreyi korumaya da yardımcı olur.
Kaplama öncesi ve sonrası işlemlerin üretkenliğe etkisi
Modern kesme işlemlerinde, kesici takımların yüksek basınçlara (>2 GPa), yüksek sıcaklıklara ve sürekli termal stres döngülerine dayanması gerekir. Kesici takımın kaplanmasından önce ve sonra, uygun işlemle işlenmesi gerekir.
Kesici takım kaplamasından önce, kaplamanın yapışmasını önemli ölçüde iyileştirirken, sonraki kaplama işlemine hazırlanmak için çeşitli ön işlem yöntemleri kullanılabilir. Kaplama ile birlikte çalışarak, takım kesici kenarının hazırlanması ayrıca kesme hızını ve ilerleme oranını artırabilir ve kesici takım ömrünü uzatabilir.
Kaplama sonrası işleme (kenar hazırlama, yüzey işleme ve yapılandırma) işlemi de kesici takımın optimizasyonunda, özellikle talaş oluşumu (iş parçası malzemesinin takımın kesici kenarına bağlanması) nedeniyle oluşabilecek erken aşınmanın önlenmesinde belirleyici rol oynar.
Kaplama hususları ve seçimi
Kaplama performansına yönelik gereklilikler çok farklı olabilir. Kesici kenar sıcaklığının yüksek olduğu işleme koşullarında, kaplamanın ısıya dayanıklı aşınma özellikleri son derece önemli hale gelir. Modern kaplamaların ayrıca aşağıdaki özelliklere sahip olması beklenir: mükemmel yüksek sıcaklık performansı, oksidasyon direnci, yüksek sertlik (yüksek sıcaklıklarda bile) ve nanoyapılı katmanların tasarımı yoluyla mikroskobik tokluk (plastisite).
Verimli kesme takımları için optimize edilmiş kaplama yapışması ve makul bir kalıntı gerilim dağılımı iki belirleyici faktördür. İlk olarak, alt tabaka malzemesi ile kaplama malzemesi arasındaki etkileşimin dikkate alınması gerekir. İkinci olarak, kaplama malzemesi ile işlenecek malzeme arasında mümkün olduğunca az yakınlık olmalıdır. Kaplama ile iş parçası arasındaki yapışma olasılığı, uygun bir takım geometrisi kullanılarak ve kaplama parlatılarak önemli ölçüde azaltılabilir.
Alüminyum bazlı kaplamalar (örneğin AlTiN) kesme endüstrisinde kesici takım kaplamaları olarak yaygın olarak kullanılır. Yüksek kesme sıcaklıklarının etkisi altında, bu alüminyum bazlı kaplamalar işleme sırasında sürekli olarak kendini yenileyen ince ve yoğun bir alüminyum oksit tabakası oluşturabilir, kaplamayı ve altındaki alt tabaka malzemesini oksidatif saldırıdan koruyabilir.
Bir kaplamanın sertlik ve oksidasyon direnci performansı, alüminyum içeriği ve kaplama yapısı değiştirilerek ayarlanabilir. Örneğin, alüminyum içeriği artırılarak, nano yapılar veya mikro alaşımlama (yani düşük içerikli elementlerle alaşımlama) kullanılarak, kaplamanın oksidasyon direnci iyileştirilebilir.
Kaplama malzemesinin kimyasal bileşimine ek olarak, kaplama yapısındaki değişiklikler kaplamanın performansını önemli ölçüde etkileyebilir. Farklı kesici takım performansı, kaplamanın mikro yapısındaki çeşitli elementlerin dağılımına bağlıdır.
Günümüzde, farklı kimyasal bileşimlere sahip birkaç tek kaplama katmanı, istenen performansı elde etmek için bir kompozit kaplama katmanında birleştirilebilir. Bu eğilim gelecekte de gelişmeye devam edecektir - özellikle üç yüksek iyonize kaplama işlemini tek bir işlemde birleştiren HI3 (Yüksek İyonizasyon Üçlü) ark buharlaştırma ve püskürtme hibrit kaplama teknolojisi gibi yeni kaplama sistemleri ve kaplama işlemleri aracılığıyla.
Her yönüyle bir kaplama olarak, titanyum-silikon bazlı (TiSi) kaplamalar mükemmel işlenebilirlik sunar. Bu kaplamalar, farklı karbür içeriklerine sahip yüksek sertlikteki çeliklerin (çekirdek sertliği HRC 65'e kadar) ve orta sertlikteki çeliklerin (çekirdek sertliği HRC 40) işlenmesinde kullanılabilir. Kaplama yapısının tasarımı, farklı işleme uygulamalarına göre uyarlanabilir. Sonuç olarak, titanyum silikon bazlı kaplamalı kesme takımları, yüksek alaşımlı, düşük alaşımlı çeliklerden sertleştirilmiş çelikler ve titanyum alaşımlarına kadar çok çeşitli iş parçası malzemelerini kesmek ve işlemek için kullanılabilir. Düz iş parçalarında (sertlik HRC 44) yapılan yüksek kaliteli kesme testleri, kaplamalı kesme takımlarının ömrünü neredeyse iki kat artırabileceğini ve yüzey pürüzlülüğünü yaklaşık 10 kat azaltabileceğini göstermiştir.
Titanyum-silikon bazlı kaplama, sonraki yüzey parlatmayı en aza indirir. Bu tür kaplamaların yüksek kesme hızları, yüksek kenar sıcaklıkları ve yüksek metal çıkarma oranlarına sahip işlemlerde kullanılması beklenir.
Diğer bazı PVD kaplamalar (özellikle mikro alaşımlı kaplamalar) için, kaplama şirketleri çeşitli optimize edilmiş yüzey işleme çözümlerini araştırmak ve geliştirmek için işlemcilerle yakın bir şekilde çalışmaktadır. Bu nedenle, işleme verimliliğinde, kesici takım kullanımında, işleme kalitesinde ve malzeme, kaplama ve işleme arasındaki etkileşimde önemli iyileştirmeler mümkün ve pratik olarak uygulanabilir. Profesyonel bir kaplama ortağıyla çalışarak, kullanıcılar yaşam döngüleri boyunca takımlarının kullanım verimliliğini artırabilirler.
Yayın zamanı: 07-Kas-2022