Навіть за дуже високих температур різання термін служби різального інструменту можна подовжити за допомогою покриття, що значно знижує витрати на обробку. Крім того, покриття різального інструменту може зменшити потребу в мастильних рідинах. Це не тільки зменшує витрати на матеріали, але й допомагає захистити навколишнє середовище.
Вплив попередньої та подальшої обробки покриттям на продуктивність
У сучасних операціях різання ріжучі інструменти повинні витримувати високий тиск (>2 ГПа), високі температури та постійні цикли термічного напруження. До та після нанесення покриття на ріжучий інструмент його необхідно обробити відповідним способом.
Перед нанесенням покриття на ріжучий інструмент можна використовувати різні методи попередньої обробки для підготовки до подальшого процесу покриття, що значно покращує адгезію покриття. Працюючи разом з покриттям, підготовка ріжучої кромки інструменту також може збільшити швидкість різання та подачу, а також подовжити термін служби ріжучого інструменту.
Післяобробка покриття (підготовка кромки, обробка поверхні та структурування) також відіграє визначальну роль в оптимізації різального інструменту, зокрема для запобігання можливому передчасному зносу через утворення стружки (зчеплення матеріалу заготовки з ріжучою кромкою інструменту).
Міркування та вибір покриття
Вимоги до характеристик покриття можуть бути дуже різними. В умовах обробки, коли температура ріжучої кромки висока, термостійкі зносостійкі характеристики покриття стають надзвичайно важливими. Очікується, що сучасні покриття також повинні мати такі характеристики: відмінні високотемпературні характеристики, стійкість до окислення, висока твердість (навіть за високих температур) та мікроскопічна в'язкість (пластичність) завдяки конструкції наноструктурованих шарів.
Для ефективних ріжучих інструментів оптимізована адгезія покриття та розумний розподіл залишкових напружень є двома вирішальними факторами. По-перше, необхідно враховувати взаємодію між матеріалом основи та матеріалом покриття. По-друге, має бути якомога менша спорідненість між матеріалом покриття та матеріалом, що оброблюється. Імовірність адгезії між покриттям та заготовкою можна значно зменшити, використовуючи відповідну геометрію інструменту та поліруючи покриття.
Покриття на основі алюмінію (наприклад, AlTiN) зазвичай використовуються як покриття ріжучих інструментів у різальній промисловості. Під дією високих температур різання ці покриття на основі алюмінію можуть утворювати тонкий і щільний шар оксиду алюмінію, який постійно оновлюється під час обробки, захищаючи покриття та матеріал підкладки під ним від окислювального впливу.
Твердість та стійкість покриття до окислення можна регулювати, змінюючи вміст алюмінію та його структуру. Наприклад, збільшуючи вміст алюмінію, використовуючи наноструктури або мікролегування (тобто легування елементами з низьким вмістом), можна покращити стійкість покриття до окислення.
Окрім хімічного складу матеріалу покриття, зміни в структурі покриття можуть суттєво впливати на його характеристики. Різна продуктивність ріжучого інструменту залежить від розподілу різних елементів у мікроструктурі покриття.
Сьогодні кілька окремих шарів покриття з різним хімічним складом можна об'єднати в один композитний шар покриття для досягнення бажаних характеристик. Ця тенденція продовжуватиме розвиватися в майбутньому, особливо завдяки новим системам та процесам нанесення покриттів, таким як гібридна технологія дугового випаровування та напилення HI3 (High Ionization Triple), яка поєднує три процеси високоіонізованого покриття в один.
Як універсальне покриття, покриття на основі титану та кремнію (TiSi) забезпечують чудову оброблюваність. Ці покриття можна використовувати для обробки як високотвердих сталей з різним вмістом карбідів (твердість серцевини до HRC 65), так і сталей середньої твердості (твердість серцевини HRC 40). Конструкцію покриття можна адаптувати відповідно до різних застосувань обробки. В результаті, ріжучі інструменти з титано-силіконовим покриттям можна використовувати для різання та обробки широкого спектру матеріалів заготовок, від високолегованих та низьколегованих сталей до загартованих сталей та титанових сплавів. Випробування на високоякісне різання плоских заготовок (твердість HRC 44) показали, що ріжучі інструменти з покриттям можуть збільшити термін їх служби майже вдвічі та зменшити шорсткість поверхні приблизно в 10 разів.
Покриття на основі титану та кремнію мінімізує подальше полірування поверхні. Очікується, що такі покриття будуть використовуватися в обробці з високими швидкостями різання, високими температурами кромки та високою швидкістю видалення металу.
Для деяких інших PVD-покриттів (особливо мікролегованих покриттів) компанії, що займаються нанесенням покриттів, також тісно співпрацюють з виробниками для дослідження та розробки різних оптимізованих рішень для обробки поверхні. Таким чином, значне покращення ефективності обробки, використання ріжучого інструменту, якості обробки та взаємодії між матеріалом, покриттям та обробкою є можливим та практично застосовним. Працюючи з професійним партнером з нанесення покриттів, користувачі можуть підвищити ефективність використання своїх інструментів протягом усього їхнього життєвого циклу.
–Цю статтю опубліковановиробник вакуумних машин для покриттяГуандун Чженьхуа
Час публікації: 29 лютого 2024 р.