Ngay cả ở nhiệt độ cắt rất cao, tuổi thọ sử dụng của dụng cụ cắt có thể được kéo dài bằng lớp phủ, do đó giảm đáng kể chi phí gia công. Ngoài ra, lớp phủ dụng cụ cắt có thể làm giảm nhu cầu về chất lỏng bôi trơn. Không chỉ giảm chi phí vật liệu mà còn giúp bảo vệ môi trường.
Ảnh hưởng của quá trình xử lý trước và sau khi phủ lên năng suất
Trong các hoạt động cắt hiện đại, dụng cụ cắt phải chịu áp suất cao (>2 GPa), nhiệt độ cao và các chu kỳ ứng suất nhiệt liên tục. Trước và sau khi phủ dụng cụ cắt, dụng cụ cắt phải được xử lý bằng quy trình thích hợp.
Trước khi phủ lớp phủ dụng cụ cắt, có thể sử dụng nhiều phương pháp xử lý trước để chuẩn bị cho quá trình phủ tiếp theo, đồng thời cải thiện đáng kể độ bám dính của lớp phủ. Bằng cách kết hợp với lớp phủ, việc chuẩn bị lưỡi cắt của dụng cụ cũng có thể tăng tốc độ cắt và tốc độ chạy dao, kéo dài tuổi thọ của dụng cụ cắt.
Quá trình xử lý lớp phủ sau đó (chuẩn bị cạnh, xử lý bề mặt và tạo cấu trúc) cũng đóng vai trò quyết định trong việc tối ưu hóa dụng cụ cắt, đặc biệt là để ngăn ngừa khả năng mài mòn sớm do hình thành phoi (liên kết vật liệu phôi với cạnh cắt của dụng cụ).
Cân nhắc và lựa chọn lớp phủ
Các yêu cầu về hiệu suất lớp phủ có thể rất khác nhau. Trong điều kiện gia công có nhiệt độ lưỡi cắt cao, đặc tính chịu mài mòn chịu nhiệt của lớp phủ trở nên cực kỳ quan trọng. Người ta mong đợi rằng lớp phủ hiện đại cũng phải có các đặc điểm sau: hiệu suất nhiệt độ cao tuyệt vời, khả năng chống oxy hóa, độ cứng cao (kể cả ở nhiệt độ cao) và độ dẻo dai vi mô (tính dẻo) thông qua thiết kế các lớp có cấu trúc nano.
Đối với các công cụ cắt hiệu quả, độ bám dính lớp phủ được tối ưu hóa và sự phân bổ hợp lý các ứng suất dư là hai yếu tố quyết định. Đầu tiên, cần xem xét sự tương tác giữa vật liệu nền và vật liệu phủ. Thứ hai, phải có càng ít ái lực càng tốt giữa vật liệu phủ và vật liệu cần xử lý. Khả năng bám dính giữa lớp phủ và phôi có thể giảm đáng kể bằng cách sử dụng hình dạng công cụ thích hợp và đánh bóng lớp phủ.
Lớp phủ gốc nhôm (ví dụ AlTiN) thường được sử dụng làm lớp phủ dụng cụ cắt trong ngành công nghiệp cắt gọt. Dưới tác động của nhiệt độ cắt cao, các lớp phủ gốc nhôm này có thể tạo thành một lớp nhôm oxit mỏng và dày đặc liên tục tự đổi mới trong quá trình gia công, bảo vệ lớp phủ và vật liệu nền bên dưới khỏi sự tấn công oxy hóa.
Độ cứng và hiệu suất chống oxy hóa của lớp phủ có thể được điều chỉnh bằng cách thay đổi hàm lượng nhôm và cấu trúc lớp phủ. Ví dụ, bằng cách tăng hàm lượng nhôm, sử dụng cấu trúc nano hoặc hợp kim vi mô (tức là hợp kim với các nguyên tố có hàm lượng thấp), khả năng chống oxy hóa của lớp phủ có thể được cải thiện.
Ngoài thành phần hóa học của vật liệu phủ, những thay đổi trong cấu trúc phủ có thể ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất của lớp phủ. Hiệu suất của dụng cụ cắt khác nhau phụ thuộc vào sự phân bố của các thành phần khác nhau trong cấu trúc vi mô của lớp phủ.
Ngày nay, nhiều lớp phủ đơn lẻ có thành phần hóa học khác nhau có thể được kết hợp thành một lớp phủ tổng hợp để đạt được hiệu suất mong muốn. Xu hướng này sẽ tiếp tục phát triển trong tương lai – đặc biệt là thông qua các hệ thống phủ và quy trình phủ mới, chẳng hạn như công nghệ phủ lai HI3 (High Ionization Triple) kết hợp ba quy trình phủ ion hóa cao thành một.
Là một lớp phủ toàn diện, lớp phủ gốc titan-silicon (TiSi) mang lại khả năng gia công tuyệt vời. Các lớp phủ này có thể được sử dụng để gia công cả thép có độ cứng cao với hàm lượng cacbua khác nhau (độ cứng lõi lên đến HRC 65) và thép có độ cứng trung bình (độ cứng lõi HRC 40). Thiết kế của cấu trúc lớp phủ có thể được điều chỉnh phù hợp với các ứng dụng gia công khác nhau. Do đó, các dụng cụ cắt phủ gốc titan silicon có thể được sử dụng để cắt và gia công nhiều loại vật liệu phôi từ thép hợp kim cao, thép hợp kim thấp đến thép tôi và hợp kim titan. Các thử nghiệm cắt hoàn thiện cao trên phôi phẳng (độ cứng HRC 44) đã chỉ ra rằng các dụng cụ cắt phủ có thể tăng tuổi thọ của chúng gần gấp đôi và giảm độ nhám bề mặt khoảng 10 lần.
Lớp phủ gốc titan-silicon giảm thiểu việc đánh bóng bề mặt sau đó. Lớp phủ như vậy dự kiến sẽ được sử dụng trong quá trình xử lý với tốc độ cắt cao, nhiệt độ cạnh cao và tỷ lệ loại bỏ kim loại cao.
Đối với một số lớp phủ PVD khác (đặc biệt là lớp phủ hợp kim siêu nhỏ), các công ty phủ cũng đang hợp tác chặt chẽ với các nhà chế tạo để nghiên cứu và phát triển nhiều giải pháp xử lý bề mặt được tối ưu hóa. Do đó, có thể cải thiện đáng kể hiệu quả gia công, sử dụng dụng cụ cắt, chất lượng gia công và tương tác giữa vật liệu, lớp phủ và gia công, và có thể áp dụng thực tế. Bằng cách hợp tác với đối tác phủ chuyên nghiệp, người dùng có thể tăng hiệu quả sử dụng các công cụ của mình trong suốt vòng đời của chúng.
– Bài viết này được phát hành bởinhà sản xuất máy phủ chân khôngQuảng Đông Chấn Hoa
Thời gian đăng: 29-02-2024