Premazi alata za rezanje poboljšavaju svojstva trenja i habanja alata za rezanje, zbog čega su neophodni u operacijama rezanja.Već dugi niz godina dobavljači tehnologije površinske obrade razvijaju prilagođena rješenja za premazivanje kako bi poboljšali otpornost reznog alata na habanje, učinkovitost strojne obrade i vijek trajanja.Jedinstveni izazov proizlazi iz pozornosti i optimizacije četiri elementa: (i) obrada prije i nakon premazivanja površina alata za rezanje;(ii) materijali za premazivanje;(iii) strukture premaza;i (iv) integriranu tehnologiju obrade za obložene rezne alate.
Izvori trošenja alata za rezanje
Tijekom procesa rezanja dolazi do nekih mehanizama trošenja u kontaktnoj zoni između alata za rezanje i materijala izratka.Na primjer, vezano trošenje između strugotine i rezne površine, abrazivno trošenje alata tvrdim točkama u materijalu izratka i trošenje uzrokovano kemijskim reakcijama trenja (kemijske reakcije materijala uzrokovane mehaničkim djelovanjem i visokim temperaturama).Budući da ta naprezanja trenja smanjuju snagu rezanja reznog alata i skraćuju životni vijek alata, ona uglavnom utječu na učinkovitost obrade reznog alata.
Površinski premaz smanjuje učinak trenja, dok osnovni materijal reznog alata podupire premaz i apsorbira mehanička opterećenja.Poboljšana izvedba sustava trenja može uštedjeti materijal i smanjiti potrošnju energije uz povećanje produktivnosti.
Uloga premaza u smanjenju troškova obrade
Trajnost alata za rezanje važan je faktor troškova u proizvodnom ciklusu.Između ostalog, vijek trajanja reznog alata može se definirati kao vrijeme u kojem se stroj može obraditi bez prekida prije nego što je potrebno održavanje.Što je duži vijek trajanja reznog alata, niži su troškovi zbog prekida proizvodnje i manje je potrebno raditi na održavanju stroja.
Čak i pri vrlo visokim temperaturama rezanja, radni vijek alata za rezanje može se produžiti premazom, čime se značajno smanjuju troškovi obrade.Osim toga, premazivanje alata za rezanje može smanjiti potrebu za tekućinama za podmazivanje.Ne samo da smanjuje materijalne troškove, već i pomaže u zaštiti okoliša.
Učinak obrade prije i poslije premazivanja na produktivnost
U modernim operacijama rezanja, alati za rezanje moraju izdržati visoke pritiske (>2 GPa), visoke temperature i stalne cikluse toplinskog naprezanja.Prije i nakon premazivanja reznog alata potrebno ga je obraditi odgovarajućim postupkom.
Prije nanošenja premaza alata za rezanje, mogu se koristiti različite metode predobrade za pripremu za naknadni postupak nanošenja premaza, uz značajno poboljšanje prianjanja premaza.Radeći zajedno s premazom, priprema rezne oštrice alata također može povećati brzinu rezanja i brzinu posmaka te produljiti vijek trajanja reznog alata.
Naknadna obrada premaza (priprema rubova, površinska obrada i strukturiranje) također igra odlučujuću ulogu u optimizaciji alata za rezanje, posebno kako bi se spriječilo moguće rano trošenje stvaranjem strugotine (spajanje materijala izratka na rezni rub alata). alat).
Razmatranja i odabir premaza
Zahtjevi za performanse premaza mogu biti vrlo različiti.U uvjetima strojne obrade gdje je temperatura oštrice visoka, karakteristike premaza otporne na habanje postaju izuzetno važne.Očekuje se da bi moderni premazi također trebali imati sljedeće karakteristike: izvrsne performanse pri visokim temperaturama, otpornost na oksidaciju, visoku tvrdoću (čak i pri visokim temperaturama) i mikroskopsku žilavost (plastičnost) kroz dizajn nanostrukturiranih slojeva.
Za učinkovite alate za rezanje, optimizirano prianjanje premaza i razumna raspodjela zaostalih naprezanja dva su odlučujuća čimbenika.Prvo, potrebno je razmotriti interakciju između materijala supstrata i materijala za oblaganje.Drugo, treba postojati što je moguće manji afinitet između materijala za premazivanje i materijala koji se obrađuje.Mogućnost prianjanja između premaza i izratka može se značajno smanjiti korištenjem odgovarajuće geometrije alata i poliranjem premaza.
Premazi na bazi aluminija (npr. AlTiN) obično se koriste kao premazi alata za rezanje u industriji rezanja.Pod djelovanjem visokih temperatura rezanja, ovi premazi na bazi aluminija mogu formirati tanak i gusti sloj aluminijevog oksida koji se kontinuirano obnavlja tijekom strojne obrade, štiti premaz i materijal podloge ispod njega od oksidativnog napada.
Tvrdoća i otpornost premaza na oksidaciju mogu se prilagoditi promjenom sadržaja aluminija i strukture premaza.Na primjer, povećanjem sadržaja aluminija, korištenjem nanostruktura ili mikrolegiranja (tj. legiranja s elementima s niskim sadržajem), otpornost premaza na oksidaciju može se poboljšati.
Osim kemijskog sastava materijala za premaz, promjene u strukturi premaza mogu značajno utjecati na performanse premaza.Različite performanse alata za rezanje ovise o raspodjeli različitih elemenata u mikrostrukturi premaza.
Danas se nekoliko pojedinačnih slojeva premaza s različitim kemijskim sastavima može kombinirati u kompozitni sloj premaza kako bi se postigla željena izvedba.Ovaj trend nastavit će se razvijati u budućnosti – posebno kroz nove sustave premazivanja i procese premazivanja, kao što je HI3 (High Ionization Triple) hibridna tehnologija premazivanja lukom isparavanja i prskanja koja kombinira tri visoko ionizirana procesa premazivanja u jedan.
Kao svestrani premaz, premazi na bazi titana i silicija (TiSi) nude izvrsnu obradivost.Ovi premazi mogu se koristiti za obradu čelika visoke tvrdoće s različitim sadržajem karbida (tvrdoća jezgre do HRC 65) i čelika srednje tvrdoće (tvrdoća jezgre HRC 40).Dizajn strukture premaza može se prilagoditi u skladu s različitim primjenama strojne obrade.Kao rezultat toga, alati za rezanje na bazi titanijevog silikona mogu se koristiti za rezanje i obradu širokog raspona materijala izradaka od visokolegiranih, niskolegiranih čelika do kaljenih čelika i legura titana.Ispitivanja visoke završne obrade na ravnim obradcima (tvrdoća HRC 44) pokazala su da alati za rezanje s premazom mogu produžiti životni vijek 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 velikim brzinama rezanja, visokim rubnim temperaturama i visokim stopama uklanjanja metala.
Za neke druge PVD premaze (osobito mikrolegirane premaze), tvrtke za premaze također blisko surađuju s prerađivačima na istraživanju i razvoju različitih optimiziranih rješenja za površinsku obradu.Stoga su moguća i praktično primjenjiva značajna poboljšanja u učinkovitosti strojne obrade, korištenju alata za rezanje, kvaliteti strojne obrade i interakciji između materijala, premaza i strojne obrade.Radeći s profesionalnim partnerom za premazivanje, korisnici mogu povećati učinkovitost korištenja svojih alata tijekom njihovog životnog ciklusa.
Vrijeme objave: 7. studenog 2022