Ngay cả ở nhiệt độ cắt rất cao, lớp phủ vẫn có thể kéo dài tuổi thọ của dụng cụ cắt, từ đó giảm đáng kể chi phí gia công. Ngoài ra, lớp phủ dụng cụ cắt có thể giảm nhu cầu sử dụng chất bôi trơn. Điều này 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 lớp lên năng suất
Trong các hoạt động cắt gọt hiện đại, dụng cụ cắt cần chịu được áp suất cao (>2 GPa), nhiệt độ cao và chu kỳ ứng suất nhiệt liên tục. Trước và sau khi phủ lớp bảo vệ cho dụng cụ cắt, nó phải được xử lý bằng quy trình thích hợp.
Trước khi phủ lớp bảo vệ cho dụng cụ cắt, có thể sử dụng nhiều phương pháp xử lý sơ bộ khác nhau để chuẩn bị cho quá trình phủ lớp tiếp theo, đồng thời cải thiện đáng kể độ bám dính của lớp phủ. Bằng cách kết hợp với quá trình phủ lớp, việc chuẩn bị lưỡi cắt của dụng cụ cũng có thể làm tăng tốc độ cắt và tốc độ tiến dao, từ đó kéo dài tuổi thọ của dụng cụ cắt.
Quá trình xử lý sau khi phủ lớp (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 hiện tượng mài mòn sớm do hình thành phoi (sự bám dính vật liệu phôi vào cạnh cắt của dụng cụ).
Các yếu tố cần 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 mà nhiệt độ lưỡi cắt cao, đặc tính chịu nhiệt và chống mài mòn của lớp phủ trở nên cực kỳ quan trọng. Người ta kỳ vọng rằng các lớp phủ hiện đại cũng cần có các đặc tính sau: hiệu suất ở nhiệt độ cao tuyệt vời, khả năng chống oxy hóa, độ cứng cao (ngay cả ở nhiệt độ cao) và độ dẻo dai vi mô (độ đàn hồi) thông qua thiết kế các lớp cấu trúc nano.
Đối với các dụng cụ cắt hiệu quả, độ bám dính lớp phủ tối ưu và sự phân bố ứng suất dư hợp lý là hai yếu tố quyết định. Thứ nhất, cần xem xét sự tương tác giữa vật liệu nền và vật liệu phủ. Thứ hai, cần giảm thiểu tối đa sự tương tác giữa vật liệu phủ và vật liệu cần gia công. Khả năng bám dính giữa lớp phủ và phôi có thể được giảm đáng kể bằng cách sử dụng hình dạng dụng cụ phù hợp và đánh bóng lớp phủ.
Các lớp phủ gốc nhôm (ví dụ như AlTiN) thường được sử dụng làm lớp phủ dụng cụ cắt trong ngành công nghiệp gia công. Dưới tác động của nhiệt độ cắt cao, các lớp phủ gốc nhôm này có thể tạo thành một lớp oxit nhôm mỏng và đặc, liên tục tự tái tạo trong quá trình gia công, bảo vệ lớp phủ và vật liệu nền bên dưới khỏi sự tấn công oxy hóa.
Độ cứng và khả năng 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.
Bên cạnh thành phần hóa học của vật liệu phủ, những thay đổi trong cấu trúc lớp phủ cũng có thể ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất của lớp phủ. Hiệu suất khác nhau của dụng cụ cắt phụ thuộc vào sự phân bố của các nguyên tố khác nhau trong cấu trúc vi mô của lớp phủ.
Hiện nay, nhiều lớp phủ đơn lẻ với thành phần hóa học khác nhau có thể được kết hợp thành một lớp phủ composite 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 bay hơi hồ quang và lắng đọng phún xạ, kết hợp ba quy trình phủ ion hóa cao thành một.
Là một lớp phủ đa năng, 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 cấu trúc lớp phủ có thể được điều chỉnh phù hợp với các ứng dụng gia công khác nhau. Kết quả là, dụng cụ cắt được phủ lớp 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 cứng và hợp kim titan. Các thử nghiệm cắt hoàn thiện cao trên phôi phẳng (độ cứng HRC 44) đã cho thấy rằng dụng cụ cắt được phủ lớp có thể tăng tuổi thọ lên gần gấp đôi và giảm độ nhám bề mặt khoảng 10 lần.
Lớp phủ gốc titan-silicon giúp giảm thiểu việc đánh bóng bề mặt sau này. Các lớp phủ như vậy dự kiến sẽ được sử dụng trong các quy trình gia công có tốc độ cắt cao, nhiệt độ cạnh cao và tốc độ loại bỏ kim loại cao.
Đối với một số lớp phủ PVD khác (đặc biệt là các lớp phủ hợp kim vi mô), các công ty sản xuất lớp phủ cũng đang hợp tác chặt chẽ với các nhà chế biến để nghiên cứu và phát triển các giải pháp xử lý bề mặt tối ưu khác nhau. Do đó, việc cải thiện đáng kể hiệu quả gia công, sử dụng dụng cụ cắt, chất lượng gia công và sự tương tác giữa vật liệu, lớp phủ và gia công là hoàn toàn khả thi và có thể áp dụng thực tiễn. Bằng cách hợp tác với một đối tác phủ lớp chuyên nghiệp, người dùng có thể tăng hiệu quả sử dụng dụng cụ của họ trong suốt vòng đời sử dụng.
–Bài viết này được phát hành bởiNhà sản xuất máy phủ chân khôngQuảng Đông Chấn Hoa
Thời gian đăng bài: 29/02/2024