Пакрыццё рэжучага інструмента паляпшае ўласцівасці трэння і зносу рэжучага інструмента, таму яны важныя пры аперацыях рэзкі.На працягу многіх гадоў пастаўшчыкі тэхналогій апрацоўкі паверхні распрацоўваюць індывідуальныя рашэнні для пакрыцця для павышэння зносаўстойлівасці рэжучага інструмента, эфектыўнасці апрацоўкі і тэрміну службы.Унікальная задача зыходзіць з увагі і аптымізацыі чатырох элементаў: (i) апрацоўка да і пасля нанясення пакрыцця на паверхні рэжучага інструмента;(ii) матэрыялы пакрыццяў;(iii) структуры пакрыццяў;і (iv) комплексная тэхналогія апрацоўкі рэжучых інструментаў з пакрыццём.
Крыніцы зносу рэжучага інструмента
У працэсе рэзкі некаторыя механізмы зносу ўзнікаюць у зоне кантакту паміж рэжучым інструментам і матэрыялам нарыхтоўкі.Напрыклад, звязаны знос паміж стружкай і рэжучай паверхняй, абразіўны знос інструмента цвёрдымі кропкамі ў матэрыяле загатоўкі і знос, выкліканы хімічнымі рэакцыямі трэння (хімічныя рэакцыі матэрыялу, выкліканыя механічным уздзеяннем і высокімі тэмпературамі).Паколькі гэтыя напружання трэння памяншаюць сілу рэзання рэжучага інструмента і скарачаюць тэрмін службы інструмента, яны ў асноўным уплываюць на эфектыўнасць апрацоўкі рэжучага інструмента.
Павярхоўнае пакрыццё памяншае эфект трэння, у той час як асноўны матэрыял рэжучага інструмента падтрымлівае пакрыццё і паглынае механічныя нагрузкі.Палепшаная прадукцыйнасць фрыкцыйнай сістэмы можа зэканоміць матэрыял і паменшыць спажыванне энергіі ў дадатак да павышэння прадукцыйнасці.
Роля пакрыцця ў зніжэнні выдаткаў на апрацоўку
Тэрмін службы рэжучага інструмента з'яўляецца важным фактарам выдаткаў у вытворчым цыкле.Сярод іншага, тэрмін службы рэжучага інструмента можна вызначыць як час, на працягу якога машына можа апрацоўвацца без перапынку, перш чым спатрэбіцца тэхнічнае абслугоўванне.Чым даўжэй тэрмін службы рэжучага інструмента, тым меншыя выдаткі з-за перапынкаў у вытворчасці і тым менш работ па тэхнічным абслугоўванні машыны.
Нават пры вельмі высокіх тэмпературах рэзкі тэрмін службы рэжучага інструмента можна падоўжыць з дапамогай пакрыцця, што значна зніжае выдаткі на апрацоўку.Акрамя таго, пакрыццё рэжучага інструмента можа паменшыць патрэбу ў змазачных вадкасцях.Не толькі зніжае матэрыяльныя выдаткі, але і спрыяе абароне навакольнага асяроддзя.
Уплыў апрацоўкі да і пасля нанясення пакрыцця на прадукцыйнасць
У сучасных аперацыях рэзкі рэжучыя інструменты павінны вытрымліваць высокі ціск (>2 ГПа), высокія тэмпературы і пастаянныя цыклы тэрмічнага напружання.Да і пасля нанясення пакрыцця на рэжучы інструмент яго неабходна апрацаваць адпаведнай апрацоўкай.
Перад нанясеннем пакрыцця інструментам для рэзкі можна выкарыстоўваць розныя метады папярэдняй апрацоўкі для падрыхтоўкі да наступнага працэсу нанясення пакрыцця, адначасова значна паляпшаючы адгезію пакрыцця.Працуючы ў спалучэнні з пакрыццём, падрыхтоўка рэжучай абзы інструмента можа таксама павялічыць хуткасць рэзкі і падачу, а таксама падоўжыць тэрмін службы рэжучага інструмента.
Пост-апрацоўка пакрыцця (падрыхтоўка краю, апрацоўка паверхні і структураванне) таксама гуляе вызначальную ролю ў аптымізацыі рэжучага інструмента, у прыватнасці, для прадухілення магчымага ранняга зносу з-за адукацыі сколаў (склейванне матэрыялу нарыхтоўкі з рэжучай абзой інструмент).
Меркаванні і выбар пакрыцця
Патрабаванні да эксплуатацыйных характарыстык пакрыцця могуць быць самымі рознымі.Ва ўмовах апрацоўкі, калі тэмпература рэжучай абзы высокая, характарыстыкі тэрмаўстойлівасці да зносу пакрыцця становяцца надзвычай важнымі.Чакаецца, што сучасныя пакрыцця таксама павінны мець наступныя характарыстыкі: выдатныя характарыстыкі пры высокіх тэмпературах, устойлівасць да акіслення, высокую цвёрдасць (нават пры высокіх тэмпературах) і мікраскапічную трываласць (пластычнасць) дзякуючы дызайну нанаструктураваных слаёў.
Для эфектыўных рэжучых інструментаў аптымізаванае счапленне пакрыцця і разумнае размеркаванне рэшткавых напружанняў з'яўляюцца двума вырашальнымі фактарамі.Па-першае, неабходна ўлічваць узаемадзеянне паміж матэрыялам падкладкі і матэрыялам пакрыцця.Па-другое, павінна быць як мага меншае сродства паміж матэрыялам пакрыцця і матэрыялам, які падлягае апрацоўцы.Магчымасць адгезіі паміж пакрыццём і нарыхтоўкай можа быць значна зніжана шляхам выкарыстання адпаведнай геаметрыі інструмента і паліроўкі пакрыцця.
Пакрыцці на аснове алюмінія (напрыклад, AlTiN) звычайна выкарыстоўваюцца ў якасці пакрыццяў для рэжучых інструментаў у апрацоўчай прамысловасці.Пад дзеяннем высокіх тэмператур рэзкі гэтыя пакрыцця на аснове алюмінія могуць утвараць тонкі і шчыльны пласт аксіду алюмінія, які пастаянна абнаўляецца падчас апрацоўкі, абараняючы пакрыццё і матэрыял падкладкі пад ім ад акісляльнага ўздзеяння.
Цвёрдасць і ўстойлівасць да акіслення пакрыцця можна рэгуляваць шляхам змены ўтрымання алюмінія і структуры пакрыцця.Напрыклад, за кошт павелічэння ўтрымання алюмінія, выкарыстання нанаструктур або мікралегіравання (г.зн. легіравання з нізкім утрыманнем элементаў), можна палепшыць устойлівасць пакрыцця да акіслення.
У дадатак да хімічнага складу матэрыялу пакрыцця, змены ў структуры пакрыцця могуць істотна паўплываць на характарыстыкі пакрыцця.Прадукцыйнасць розных рэжучых інструментаў залежыць ад размеркавання розных элементаў у мікраструктуры пакрыцця.
У наш час некалькі асобных слаёў пакрыцця з розным хімічным складам могуць быць аб'яднаны ў кампазітны пласт пакрыцця для атрымання жаданай прадукцыйнасці.Гэтая тэндэнцыя будзе працягваць развівацца ў будучыні - асабліва з дапамогай новых сістэм пакрыццяў і працэсаў нанясення пакрыццяў, такіх як HI3 (High Ionization Triple) гібрыдная тэхналогія нанясення дугавога выпарэння і напылення, якая аб'ядноўвае тры высокаіянізаваныя працэсы нанясення пакрыцця ў адзін.
З'яўляючыся універсальным пакрыццём, пакрыцця на аснове тытан-крэмнія (TiSi) забяспечваюць выдатную апрацоўку.Гэтыя пакрыцця можна выкарыстоўваць для апрацоўкі як сталей высокай цвёрдасці з розным утрыманнем карбіду (цвёрдасць стрыжня да HRC 65), так і сталей сярэдняй цвёрдасці (цвёрдасць стрыжня HRC 40).Дызайн структуры пакрыцця можа быць адаптаваны ў адпаведнасці з рознымі прылажэннямі апрацоўкі.У выніку рэжучыя інструменты з тытанавым сіліконавым пакрыццём можна выкарыстоўваць для рэзкі і апрацоўкі шырокага дыяпазону матэрыялаў нарыхтовак ад высокалегіраваных і нізкалегіраваных сталей да загартаваных сталей і тытанавых сплаваў.Выпрабаванні высокай якасці рэзкі на плоскіх нарыхтоўках (цвёрдасць HRC 44) паказалі, што рэжучыя інструменты з пакрыццём могуць павялічыць тэрмін службы амаль у два разы і паменшыць шурпатасць паверхні прыкладна ў 10 разоў.
Пакрыццё на аснове тытан-крэмнія мінімізуе наступную паліроўку паверхні.Чакаецца, што такія пакрыцці будуць выкарыстоўвацца пры апрацоўцы з высокімі хуткасцямі рэзкі, высокай тэмпературай краю і высокай хуткасцю выдалення металу.
Для некаторых іншых PVD-пакрыццяў (асабліва мікралегаваных пакрыццяў) кампаніі, якія займаюцца нанясеннем пакрыццяў, таксама цесна супрацоўнічаюць з перапрацоўшчыкамі для даследавання і распрацоўкі розных аптымізаваных рашэнняў для апрацоўкі паверхні.Такім чынам, значныя паляпшэнні эфектыўнасці апрацоўкі, выкарыстання рэжучага інструмента, якасці апрацоўкі і ўзаемадзеяння паміж матэрыялам, пакрыццём і апрацоўкай магчымыя і практычна дастасавальныя.Працуючы з прафесійным партнёрам па нанясенні пакрыццяў, карыстальнікі могуць павысіць эфектыўнасць выкарыстання сваіх інструментаў на працягу ўсяго іх жыццёвага цыкла.
Час публікацыі: 07 лістапада 2022 г