Premazi reznih alata poboljšavaju svojstva trenja i habanja reznih alata, zbog čega su neophodni u operacijama rezanja.Dugi niz godina dobavljači tehnologije obrade površine razvijaju prilagođena rješenja premaza za poboljšanje otpornosti reznog alata na habanje, efikasnost obrade i vijek trajanja.Jedinstveni izazov dolazi od pažnje i optimizacije četiri elementa: (i) pre- i post-premazivanje površina reznih alata;(ii) materijali za premazivanje;(iii) strukture premaza;i (iv) integrisana tehnologija obrade obloženih reznih alata.
Izvori habanja reznog alata
Tokom procesa rezanja, u zoni kontakta između reznog alata i materijala obratka nastaju neki mehanizmi habanja.Na primjer, vezano habanje između strugotine i rezne površine, abrazivno trošenje alata zbog tvrdih točaka u materijalu radnog komada i trošenje uzrokovano kemijskim reakcijama trenja (kemijske reakcije materijala uzrokovane mehaničkim djelovanjem i visokim temperaturama).Budući da ovi naponi trenja smanjuju silu rezanja reznog alata i skraćuju vijek trajanja alata, oni uglavnom utječu na efikasnost obrade reznog alata.
Površinski premaz smanjuje efekat trenja, dok osnovni materijal reznog alata podržava premaz i apsorbuje mehanički stres.Poboljšane performanse sistema trenja mogu uštedjeti materijal i smanjiti potrošnju energije uz povećanje produktivnosti.
Uloga premaza u smanjenju troškova obrade
Vijek trajanja reznog alata je važan faktor troškova u proizvodnom ciklusu.Između ostalog, vijek trajanja reznog alata može se definirati kao vrijeme kada mašina može biti obrađena bez prekida prije nego što je potrebno održavanje.Što je duži vek reznog alata, to su manji troškovi zbog prekida proizvodnje i manje radova na održavanju koje mašina mora da uradi.
Čak i pri vrlo visokim temperaturama rezanja, vijek trajanja reznog alata može se produžiti premazivanjem, čime se značajno smanjuju troškovi obrade.Osim toga, premaz reznog alata može smanjiti potrebu za tekućinama za podmazivanje.Ne samo da smanjuje materijalne troškove, već i pomaže u zaštiti okoliša.
Utjecaj obrade prije i poslije premaza na produktivnost
U savremenim operacijama rezanja, rezni alati moraju da izdrže visoke pritiske (>2 GPa), visoke temperature i konstantne cikluse termičkog naprezanja.Prije i nakon nanošenja premaza reznog alata, on se mora tretirati odgovarajućim postupkom.
Prije rezanja premaza alata, mogu se koristiti različite metode predobrade za pripremu za naknadni proces premazivanja, uz značajno poboljšanje prionjivosti premaza.Radeći zajedno sa premazom, priprema rezne ivice alata takođe može povećati brzinu rezanja i pomak, i produžiti vek reznog alata.
Naknadna obrada premaza (priprema ivica, obrada površine i strukturiranje) također igra odlučujuću ulogu u optimizaciji reznog alata, posebno u sprječavanju mogućeg ranog trošenja stvaranjem strugotine (ljepljenje materijala obratka na reznu ivicu reznog alata). alat).
Razmatranja i odabir premaza
Zahtjevi za performanse premaza mogu biti vrlo različiti.U uslovima obrade gde je temperatura rezne ivice visoka, karakteristike premaza otporne na habanje postaju izuzetno važne.Očekuje se da moderni premazi imaju i sljedeće karakteristike: odlične performanse pri visokim temperaturama, otpornost na oksidaciju, visoku tvrdoću (čak i na visokim temperaturama) i mikroskopsku žilavost (plastičnost) kroz dizajn nanostrukturiranih slojeva.
Za efikasne rezne alate, optimizovana adhezija premaza i razumna raspodela zaostalih napona su dva odlučujuća faktora.Prvo, potrebno je razmotriti interakciju između materijala podloge i materijala za premazivanje.Drugo, trebalo bi da postoji što manji afinitet između materijala za oblaganje i materijala koji se obrađuje.Mogućnost prianjanja između premaza i obratka može se značajno smanjiti upotrebom odgovarajuće geometrije alata i poliranjem premaza.
Premazi na bazi aluminijuma (npr. AlTiN) se obično koriste kao premazi za rezne alate u industriji rezanja.Pod dejstvom visokih temperatura rezanja, ovi premazi na bazi aluminijuma mogu formirati tanak i gust sloj aluminijum oksida koji se neprekidno obnavlja tokom obrade, štiti premaz i materijal podloge ispod njega od oksidativnog napada.
Tvrdoća i otpornost na oksidaciju premaza mogu se podesiti promjenom sadržaja aluminija i strukture premaza.Na primjer, povećanjem sadržaja aluminija, korištenjem nanostruktura ili mikro-legiranja (tj. legiranjem sa niskim sadržajem elemenata), može se poboljšati otpornost premaza na oksidaciju.
Osim hemijskog sastava premaznog materijala, promjene u strukturi premaza mogu značajno utjecati na performanse premaza.Različite performanse reznog alata zavise od distribucije različitih elemenata u mikrostrukturi premaza.
Danas se nekoliko pojedinačnih slojeva premaza s različitim kemijskim sastavima može kombinirati u kompozitni sloj premaza kako bi se postigle željene performanse.Ovaj trend će se nastaviti razvijati u budućnosti – posebno kroz nove sisteme premaza i procese nanošenja premaza, kao što je HI3 (High Ionization Triple) isparavanje luka i hibridna tehnologija nanošenja raspršivanjem koja kombinuje tri visoko jonizovana procesa nanošenja u jedan.
Kao svestrani premaz, premazi na bazi titana i silicijuma (TiSi) nude odličnu obradivost.Ovi premazi se mogu koristiti za obradu čelika visoke tvrdoće sa različitim sadržajem karbida (tvrdoća jezgra do HRC 65) i čelika srednje tvrdoće (tvrdoća jezgra HRC 40).Dizajn strukture premaza može se prilagoditi u skladu s različitim primjenama strojne obrade.Kao rezultat toga, rezni alati na bazi titanijuma i silikona mogu se koristiti za rezanje i obradu širokog spektra materijala izradaka od visoko legiranih, niskolegiranih čelika do kaljenih čelika i legura titanijuma.Testovi rezanja visoke završne obrade na ravnim radnim komadima (tvrdoća HRC 44) su pokazali da obloženi rezni alati mogu povećati vijek trajanja gotovo dva puta i smanjiti hrapavost površine za oko 10 puta.
Premaz na bazi titana i silicija minimizira naknadno poliranje površine.Očekuje se da će se takvi premazi koristiti u obradi s velikom brzinom rezanja, visokim temperaturama rubova i visokim brzinama uklanjanja metala.
Za neke druge PVD premaze (posebno mikrolegirane premaze), kompanije za premaze također blisko sarađuju s prerađivačima na istraživanju i razvoju različitih optimiziranih rješenja za obradu površina.Stoga su moguća i praktično primjenjiva značajna poboljšanja u efikasnosti obrade, upotrebi reznog alata, kvaliteti obrade i interakciji između materijala, premaza i strojne obrade.Radeći sa profesionalnim partnerom za premazivanje, korisnici mogu povećati efikasnost upotrebe svojih alata tokom njihovog životnog ciklusa.
Vrijeme objave: Nov-07-2022