تحسين دور وأداء طلاء أدوات القطع

تعمل طلاءات أدوات القطع على تحسين خصائص الاحتكاك والتآكل لأدوات القطع ، وهذا هو السبب في أنها ضرورية في عمليات القطع.لسنوات عديدة ، كان مقدمو تكنولوجيا معالجة الأسطح يطورون حلول طلاء مخصصة لتحسين مقاومة تآكل أداة القطع ، وكفاءة التصنيع ، وعمر الخدمة.يأتي التحدي الفريد من الاهتمام بأربعة عناصر وتحسينها: (1) المعالجة المسبقة واللاحقة للطلاء لأسطح أدوات القطع ؛(2) مواد الطلاء ؛(3) هياكل الطلاء ؛(4) تكنولوجيا المعالجة المتكاملة لأدوات القطع المطلية.

مصادر تآكل أداة القطع
أثناء عملية القطع ، تحدث بعض آليات التآكل في منطقة التلامس بين أداة القطع ومواد قطعة العمل.على سبيل المثال ، التآكل المترابط بين الرقاقة وسطح القطع ، التآكل الكاشطة للأداة من خلال النقاط الصلبة في مادة قطعة العمل ، والتآكل الناجم عن التفاعلات الكيميائية الاحتكاكية (التفاعلات الكيميائية للمادة الناتجة عن الحركة الميكانيكية ودرجات الحرارة المرتفعة).نظرًا لأن هذه الضغوط الاحتكاكية تقلل من قوة القطع لأداة القطع وتقصير عمر الأداة ، فإنها تؤثر بشكل أساسي على كفاءة المعالجة لأداة القطع.

يقلل طلاء السطح من تأثير الاحتكاك ، بينما تدعم المادة الأساسية لأداة القطع الطلاء وتمتص الضغط الميكانيكي.يمكن أن يؤدي الأداء المحسن لنظام الاحتكاك إلى توفير المواد وتقليل استهلاك الطاقة بالإضافة إلى زيادة الإنتاجية.

دور الطلاء في تقليل تكاليف المعالجة
عمر أداة القطع هو عامل تكلفة مهم في دورة الإنتاج.من بين أشياء أخرى ، يمكن تعريف العمر الافتراضي لأداة القطع على أنه يمكن تشكيل وقت الآلة دون انقطاع قبل الحاجة إلى الصيانة.كلما زاد العمر الافتراضي لأداة القطع ، انخفضت التكاليف بسبب انقطاع الإنتاج وقلة أعمال الصيانة التي يتعين على الماكينة القيام بها.

حتى في درجات حرارة القطع العالية جدًا ، يمكن إطالة عمر استخدام أداة القطع بالطلاء ، وبالتالي تقليل تكاليف المعالجة بشكل كبير.بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن يقلل طلاء أداة القطع من الحاجة إلى سوائل التشحيم.لا يقلل فقط من تكاليف المواد ، ولكنه يساعد أيضًا في حماية البيئة.

تأثير المعالجة قبل وبعد الطلاء على الإنتاجية

في عمليات القطع الحديثة ، تحتاج أدوات القطع إلى تحمل ضغوط عالية (> 2 جيجا باسكال) ودرجات حرارة عالية ودورات ثابتة من الإجهاد الحراري.قبل طلاء أداة القطع وبعدها ، يجب معالجتها بالعملية المناسبة.

قبل طلاء أداة القطع ، يمكن استخدام طرق مختلفة للمعالجة المسبقة للتحضير لعملية الطلاء اللاحقة ، مع تحسين التصاق الطلاء بشكل كبير.من خلال العمل جنبًا إلى جنب مع الطلاء ، يمكن أن يؤدي إعداد حافة القطع للأداة أيضًا إلى زيادة سرعة القطع ومعدل التغذية ، وإطالة عمر أداة القطع.

تلعب أيضًا المعالجة اللاحقة للطلاء (تحضير الحواف ومعالجة السطح والهيكلة) دورًا محددًا في تحسين أداة القطع ، ولا سيما لمنع التآكل المبكر المحتمل عن طريق تكوين الرقاقة (ربط مادة قطعة العمل بطرف القطع أداة).

اعتبارات الطلاء والاختيار

يمكن أن تكون متطلبات أداء الطلاء مختلفة جدًا.في ظروف المعالجة حيث تكون درجة حرارة حافة القطع عالية ، تصبح خصائص التآكل المقاومة للحرارة للطلاء مهمة للغاية.من المتوقع أن تتميز الطلاءات الحديثة أيضًا بالخصائص التالية: أداء ممتاز في درجات الحرارة العالية ، ومقاومة الأكسدة ، والصلابة العالية (حتى في درجات الحرارة المرتفعة) ، والصلابة المجهرية (اللدونة) من خلال تصميم الطبقات النانوية.

لأدوات القطع الفعالة ، يعتبر التصاق الطلاء المحسن والتوزيع المعقول للضغوط المتبقية عاملين حاسمين.أولاً ، يجب مراعاة التفاعل بين مادة الركيزة ومواد الطلاء.ثانيًا ، يجب أن يكون هناك أقل قدر ممكن من التقارب بين مادة الطلاء والمادة المراد معالجتها.يمكن تقليل إمكانية الالتصاق بين الطلاء وقطعة العمل بشكل كبير باستخدام أداة هندسية مناسبة وتلميع الطلاء.

تُستخدم الطلاءات التي أساسها الألومنيوم (مثل AlTiN) بشكل شائع كطلاءات لأدوات القطع في صناعة القطع.تحت تأثير درجات حرارة القطع العالية ، يمكن أن تشكل هذه الطلاءات القائمة على الألمنيوم طبقة رقيقة وكثيفة من أكسيد الألومنيوم والتي تتجدد باستمرار أثناء المعالجة ، وتحمي الطلاء والمادة السفلية تحته من الهجوم التأكسدي.

يمكن ضبط أداء مقاومة الصلابة والأكسدة للطلاء عن طريق تغيير محتوى الألومنيوم وهيكل الطلاء.على سبيل المثال ، من خلال زيادة محتوى الألمنيوم ، باستخدام الهياكل النانوية أو السبائك الدقيقة (على سبيل المثال ، صناعة السبائك مع عناصر منخفضة المحتوى) ، يمكن تحسين مقاومة الأكسدة للطلاء.

بالإضافة إلى التركيب الكيميائي لمادة الطلاء ، يمكن أن تؤثر التغييرات في هيكل الطلاء بشكل كبير على أداء الطلاء.يعتمد أداء أداة القطع المختلفة على توزيع العناصر المختلفة في الهيكل الدقيق للطلاء.

في الوقت الحاضر ، يمكن دمج عدة طبقات طلاء فردية بتركيبات كيميائية مختلفة في طبقة طلاء مركبة للحصول على الأداء المطلوب.سيستمر هذا الاتجاه في التطور في المستقبل - لا سيما من خلال أنظمة الطلاء وعمليات الطلاء الجديدة ، مثل HI3 (ثلاثي التأين العالي) وتقنية الطلاء الهجين المتطاير التي تجمع بين ثلاث عمليات طلاء شديدة التأين في عملية واحدة.

كطلاء شامل ، توفر الطلاءات التي تعتمد على التيتانيوم والسيليكون (TiSi) قابلية تشغيل ممتازة.يمكن استخدام هذه الطلاءات لمعالجة كل من الفولاذ عالي الصلابة بمحتويات مختلفة من الكربيد (صلابة أساسية تصل إلى HRC 65) والفولاذ متوسط ​​الصلابة (صلابة اللب HRC 40).يمكن تكييف تصميم هيكل الطلاء وفقًا لتطبيقات المعالجة المختلفة.نتيجة لذلك ، يمكن استخدام أدوات القطع المطلية بالسيليكون المصنوعة من التيتانيوم لقطع ومعالجة مجموعة واسعة من مواد قطع العمل بدءًا من الفولاذ عالي السبائك منخفض السبائك إلى الفولاذ المقوى وسبائك التيتانيوم.أظهرت اختبارات القطع عالية التشطيب على قطع العمل المسطحة (الصلابة HRC 44) أن أدوات القطع المطلية يمكن أن تزيد من عمرها بمقدار الضعف تقريبًا وتقليل خشونة السطح بحوالي 10 مرات.

يقلل الطلاء القائم على التيتانيوم والسيليكون من تلميع السطح اللاحق.من المتوقع أن يتم استخدام هذه الطلاءات في المعالجة بسرعات قطع عالية ودرجات حرارة عالية للحواف ومعدلات عالية لإزالة المعادن.

بالنسبة لبعض طلاءات PVD الأخرى (خاصة الطلاءات ذات السبائك الدقيقة) ، تعمل شركات الطلاء أيضًا بشكل وثيق مع المعالجات للبحث وتطوير حلول معالجة الأسطح المختلفة.لذلك ، من الممكن إجراء تحسينات كبيرة في كفاءة المعالجة واستخدام أداة القطع وجودة المعالجة والتفاعل بين المواد والطلاء والتشغيل الآلي وقابلة للتطبيق عمليًا.من خلال العمل مع شريك طلاء محترف ، يمكن للمستخدمين زيادة كفاءة استخدام أدواتهم طوال دورة حياتهم.