कटिंग टूल कोटिंग्स की भूमिका और प्रदर्शन अनुकूलन

काटने के उपकरण कोटिंग्स काटने के उपकरण के घर्षण और पहनने के गुणों में सुधार करते हैं, यही कारण है कि वे काटने के संचालन में आवश्यक हैं।कई वर्षों से, सतह प्रसंस्करण प्रौद्योगिकी प्रदाता काटने के उपकरण के पहनने के प्रतिरोध, मशीनिंग दक्षता और सेवा जीवन में सुधार के लिए अनुकूलित कोटिंग समाधान विकसित कर रहे हैं।अनूठी चुनौती चार तत्वों पर ध्यान देने और अनुकूलन से आती है: (i) काटने के उपकरण सतहों की पूर्व और बाद की कोटिंग प्रसंस्करण;(ii) कोटिंग सामग्री;(iii) कोटिंग संरचनाएं;और (iv) लेपित काटने वाले उपकरणों के लिए एकीकृत प्रसंस्करण प्रौद्योगिकी।

काटने के उपकरण पहनने के स्रोत
काटने की प्रक्रिया के दौरान, काटने के उपकरण और वर्कपीस सामग्री के बीच संपर्क क्षेत्र में कुछ घिसाव तंत्र उत्पन्न होते हैं।उदाहरण के लिए, चिप और काटने की सतह के बीच बंधी हुई घिसाव, वर्कपीस सामग्री में कठोर बिंदुओं द्वारा उपकरण का घर्षण, और घर्षण रासायनिक प्रतिक्रियाओं (यांत्रिक क्रिया और उच्च तापमान के कारण सामग्री की रासायनिक प्रतिक्रियाएं) के कारण होने वाली घिसाव।चूंकि ये घर्षण तनाव काटने वाले उपकरण की काटने की शक्ति को कम करते हैं और उपकरण के जीवन को छोटा करते हैं, वे मुख्य रूप से काटने वाले उपकरण की मशीनिंग दक्षता को प्रभावित करते हैं।

सतह कोटिंग घर्षण के प्रभाव को कम करती है, जबकि काटने के उपकरण की आधार सामग्री कोटिंग का समर्थन करती है और यांत्रिक तनाव को अवशोषित करती है।घर्षण प्रणाली का बेहतर प्रदर्शन उत्पादकता बढ़ाने के अलावा सामग्री को बचा सकता है और ऊर्जा की खपत को कम कर सकता है।

प्रसंस्करण लागत को कम करने में कोटिंग की भूमिका
उत्पादन चक्र में काटने के उपकरण का जीवन एक महत्वपूर्ण लागत कारक है।अन्य बातों के अलावा, काटने के उपकरण के जीवन को उस समय के रूप में परिभाषित किया जा सकता है जब रखरखाव की आवश्यकता होने से पहले मशीन को बिना किसी रुकावट के मशीनीकृत किया जा सकता है।काटने के उपकरण का जीवन जितना लंबा होगा, उत्पादन में रुकावट के कारण लागत उतनी ही कम होगी और मशीन को रखरखाव का काम भी कम करना होगा।

यहां तक ​​कि बहुत अधिक काटने वाले तापमान पर भी, काटने वाले उपकरण का उपयोग जीवन कोटिंग के साथ बढ़ाया जा सकता है, जिससे मशीनिंग लागत में काफी कमी आती है।इसके अलावा, कटिंग टूल कोटिंग से चिकनाई वाले तरल पदार्थों की आवश्यकता कम हो सकती है।इससे न केवल भौतिक लागत कम होती है, बल्कि पर्यावरण की रक्षा में भी मदद मिलती है।

उत्पादकता पर पूर्व और बाद की कोटिंग प्रसंस्करण का प्रभाव

आधुनिक काटने के संचालन में, काटने के उपकरण को उच्च दबाव (>2 GPa), उच्च तापमान और थर्मल तनाव के निरंतर चक्र को सहन करने की आवश्यकता होती है।काटने के उपकरण की कोटिंग से पहले और बाद में, इसे उचित प्रक्रिया से उपचारित किया जाना चाहिए।

टूल कोटिंग को काटने से पहले, बाद की कोटिंग प्रक्रिया की तैयारी के लिए विभिन्न पूर्व-उपचार विधियों का उपयोग किया जा सकता है, जबकि कोटिंग के आसंजन में काफी सुधार होता है।कोटिंग के साथ मिलकर काम करने से, टूल कटिंग एज की तैयारी से कटिंग की गति और फ़ीड दर में भी वृद्धि हो सकती है, और कटिंग टूल का जीवन बढ़ सकता है।

कोटिंग के बाद प्रसंस्करण (किनारे की तैयारी, सतह प्रसंस्करण और संरचना) भी काटने के उपकरण के अनुकूलन में एक निर्धारक भूमिका निभाता है, विशेष रूप से चिप के गठन से संभावित प्रारंभिक पहनने को रोकने के लिए (वर्कपीस सामग्री को काटने वाले किनारे से जोड़ना) औजार)।

कोटिंग संबंधी विचार और चयन

कोटिंग प्रदर्शन की आवश्यकताएं बहुत भिन्न हो सकती हैं।मशीनिंग स्थितियों के तहत जहां अत्याधुनिक तापमान अधिक होता है, कोटिंग की गर्मी प्रतिरोधी पहनने की विशेषताएं बेहद महत्वपूर्ण हो जाती हैं।यह उम्मीद की जाती है कि आधुनिक कोटिंग्स में निम्नलिखित विशेषताएं भी होनी चाहिए: नैनोसंरचित परतों के डिजाइन के माध्यम से उत्कृष्ट उच्च तापमान प्रदर्शन, ऑक्सीकरण प्रतिरोध, उच्च कठोरता (उच्च तापमान पर भी), और सूक्ष्म क्रूरता (प्लास्टिसिटी)।

कुशल काटने वाले उपकरणों के लिए, अनुकूलित कोटिंग आसंजन और अवशिष्ट तनाव का उचित वितरण दो निर्णायक कारक हैं।सबसे पहले, सब्सट्रेट सामग्री और कोटिंग सामग्री के बीच बातचीत पर विचार करने की आवश्यकता है।दूसरे, कोटिंग सामग्री और संसाधित होने वाली सामग्री के बीच यथासंभव कम समानता होनी चाहिए।उचित उपकरण ज्यामिति का उपयोग करके और कोटिंग को पॉलिश करके कोटिंग और वर्कपीस के बीच आसंजन की संभावना को काफी कम किया जा सकता है।

एल्यूमीनियम-आधारित कोटिंग्स (उदाहरण के लिए AlTiN) का उपयोग आमतौर पर काटने वाले उद्योग में काटने के उपकरण कोटिंग्स के रूप में किया जाता है।उच्च काटने वाले तापमान की कार्रवाई के तहत, ये एल्यूमीनियम-आधारित कोटिंग्स एल्यूमीनियम ऑक्साइड की एक पतली और घनी परत बना सकती हैं जो मशीनिंग के दौरान लगातार खुद को नवीनीकृत करती है, कोटिंग और इसके नीचे सब्सट्रेट सामग्री को ऑक्सीडेटिव हमले से बचाती है।

कोटिंग की कठोरता और ऑक्सीकरण प्रतिरोध प्रदर्शन को एल्यूमीनियम सामग्री और कोटिंग संरचना को बदलकर समायोजित किया जा सकता है।उदाहरण के लिए, एल्यूमीनियम सामग्री को बढ़ाकर, नैनो-संरचनाओं या सूक्ष्म-मिश्र धातु (यानी, कम सामग्री वाले तत्वों के साथ मिश्र धातु) का उपयोग करके, कोटिंग के ऑक्सीकरण प्रतिरोध में सुधार किया जा सकता है।

कोटिंग सामग्री की रासायनिक संरचना के अलावा, कोटिंग संरचना में परिवर्तन कोटिंग के प्रदर्शन को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित कर सकता है।विभिन्न काटने वाले उपकरण का प्रदर्शन कोटिंग सूक्ष्म संरचना में विभिन्न तत्वों के वितरण पर निर्भर करता है।

आजकल, वांछित प्रदर्शन प्राप्त करने के लिए विभिन्न रासायनिक संरचनाओं वाली कई एकल कोटिंग परतों को एक समग्र कोटिंग परत में जोड़ा जा सकता है।यह प्रवृत्ति भविष्य में भी विकसित होती रहेगी - विशेष रूप से नई कोटिंग प्रणालियों और कोटिंग प्रक्रियाओं के माध्यम से, जैसे कि HI3 (उच्च आयनीकरण ट्रिपल) आर्क वाष्पीकरण और स्पटरिंग हाइब्रिड कोटिंग तकनीक जो तीन अत्यधिक आयनित कोटिंग प्रक्रियाओं को एक में जोड़ती है।

एक सर्वांगीण कोटिंग के रूप में, टाइटेनियम-सिलिकॉन आधारित (TiSi) कोटिंग्स उत्कृष्ट मशीनेबिलिटी प्रदान करती हैं।इन कोटिंग्स का उपयोग विभिन्न कार्बाइड सामग्री (एचआरसी 65 तक कोर कठोरता) और मध्यम कठोरता स्टील्स (कोर कठोरता एचआरसी 40) के साथ उच्च कठोरता वाले स्टील्स दोनों के प्रसंस्करण के लिए किया जा सकता है।कोटिंग संरचना के डिज़ाइन को विभिन्न मशीनिंग अनुप्रयोगों के अनुसार अनुकूलित किया जा सकता है।परिणामस्वरूप, टाइटेनियम सिलिकॉन-आधारित लेपित काटने वाले उपकरण का उपयोग उच्च-मिश्र धातु, कम-मिश्र धातु स्टील्स से कठोर स्टील्स और टाइटेनियम मिश्र धातुओं तक वर्कपीस सामग्री की एक विस्तृत श्रृंखला को काटने और प्रसंस्करण के लिए किया जा सकता है।फ्लैट वर्कपीस (कठोरता एचआरसी 44) पर उच्च फिनिश कटिंग परीक्षणों से पता चला है कि लेपित कटिंग उपकरण अपने जीवन को लगभग दो गुना बढ़ा सकते हैं और सतह की खुरदरापन को लगभग 10 गुना कम कर सकते हैं।

टाइटेनियम-सिलिकॉन आधारित कोटिंग बाद की सतह पॉलिशिंग को कम करती है।ऐसी कोटिंग्स का उपयोग उच्च काटने की गति, उच्च किनारे के तापमान और उच्च धातु हटाने की दर के साथ प्रसंस्करण में किए जाने की उम्मीद की जाएगी।

कुछ अन्य पीवीडी कोटिंग्स (विशेष रूप से माइक्रो-मिश्र धातु कोटिंग्स) के लिए, कोटिंग कंपनियां विभिन्न अनुकूलित सतह प्रसंस्करण समाधानों पर शोध और विकास करने के लिए प्रोसेसर के साथ मिलकर काम कर रही हैं।इसलिए, मशीनिंग दक्षता, काटने के उपकरण का उपयोग, मशीनिंग गुणवत्ता और सामग्री, कोटिंग और मशीनिंग के बीच बातचीत में महत्वपूर्ण सुधार संभव है, और व्यावहारिक रूप से लागू है।एक पेशेवर कोटिंग पार्टनर के साथ काम करके, उपयोगकर्ता अपने पूरे जीवन चक्र में अपने उपकरणों की उपयोग दक्षता बढ़ा सकते हैं।