A vágószerszám-bevonatok javítják a vágószerszámok súrlódási és kopási tulajdonságait, ezért elengedhetetlenek a vágási műveletekben.A felületmegmunkálási technológia szolgáltatói évek óta fejlesztenek testreszabott bevonatmegoldásokat a forgácsolószerszám kopásállóságának, a megmunkálási hatékonyságnak és az élettartamnak a javítása érdekében.Az egyedülálló kihívás négy elem odafigyeléséből és optimalizálásából fakad: (i) a vágószerszámok felületeinek bevonatolás előtti és utómunkálatai;ii. bevonóanyagok;(iii) bevonatszerkezetek;és iv. integrált feldolgozási technológia bevonatos vágószerszámokhoz.
Vágószerszám kopásforrásai
A vágási folyamat során bizonyos kopási mechanizmusok lépnek fel a vágószerszám és a munkadarab anyaga közötti érintkezési zónában.Például a forgács és a vágófelület közötti kötési kopás, a szerszám kopása a munkadarab anyagában lévő kemény pontok miatt, valamint a súrlódási kémiai reakciók által okozott kopás (az anyag mechanikai hatás és magas hőmérséklet által okozott kémiai reakciói).Mivel ezek a súrlódási feszültségek csökkentik a vágószerszám forgácsolóerejét és lerövidítik a szerszám élettartamát, főként a vágószerszám megmunkálási hatékonyságát befolyásolják.
A felületi bevonat csökkenti a súrlódás hatását, míg a vágószerszám alapanyaga megtámasztja a bevonatot és elnyeli a mechanikai feszültséget.A súrlódó rendszer jobb teljesítménye a termelékenység növelése mellett anyagmegtakarítást és energiafogyasztást is csökkenthet.
A bevonat szerepe a feldolgozási költségek csökkentésében
A vágószerszám élettartama fontos költségtényező a gyártási ciklusban.A forgácsolószerszám élettartama többek között úgy definiálható, hogy a gép megszakítás nélkül megmunkálható, mielőtt karbantartásra lenne szükség.Minél hosszabb a forgácsolószerszám élettartama, annál alacsonyabbak a gyártási megszakítások miatti költségek, és annál kevesebb karbantartási munkát kell elvégeznie a gépnek.
Még nagyon magas forgácsolási hőmérsékleten is bevonattal meghosszabbítható a vágószerszám használati élettartama, így jelentősen csökkenthető a megmunkálási költségek.Ezenkívül a vágószerszámok bevonata csökkentheti a kenőfolyadékok szükségességét.Nemcsak az anyagköltségeket csökkenti, hanem a környezet védelmét is segíti.
A bevonat előtti és utáni feldolgozás hatása a termelékenységre
A modern forgácsolási műveleteknél a vágószerszámoknak nagy nyomást (>2 GPa), magas hőmérsékletet és állandó hőterhelési ciklusokat kell elviselniük.A vágószerszám bevonása előtt és után megfelelő eljárással kell kezelni.
A vágószerszám bevonatolása előtt különféle előkezelési módszerekkel lehet felkészülni a következő bevonási folyamatra, miközben jelentősen javítja a bevonat tapadását.A bevonattal együtt végzett munkával a szerszám vágóélének előkészítése növelheti a vágási sebességet és az előtolási sebességet, valamint meghosszabbíthatja a vágószerszám élettartamát.
A bevonat utófeldolgozása (élelőkészítés, felületmegmunkálás és strukturálás) szintén meghatározó szerepet játszik a forgácsolószerszám optimalizálásában, különösen a forgácsképződés miatti esetleges korai kopás megelőzésében (a munkadarab anyagának a forgácsoló éléhez való ragasztása). eszköz).
A bevonat megfontolások és kiválasztása
A bevonat teljesítményére vonatkozó követelmények nagyon eltérőek lehetnek.Olyan megmunkálási körülmények között, ahol a forgácsolóél hőmérséklete magas, a bevonat hőálló kopásállósága rendkívül fontossá válik.Elvárás, hogy a modern bevonatok a következő jellemzőkkel is rendelkezzenek: kiváló magas hőmérsékleti teljesítmény, oxidációállóság, nagy keménység (még magas hőmérsékleten is) és mikroszkopikus szívósság (plaszticitás) a nanostrukturált rétegek kialakítása révén.
A hatékony forgácsolószerszámok érdekében a bevonat optimalizált tapadása és a maradék feszültségek ésszerű eloszlása két döntő tényező.Először is figyelembe kell venni a hordozóanyag és a bevonóanyag közötti kölcsönhatást.Másodszor, a lehető legkisebb affinitásnak kell lennie a bevonóanyag és a feldolgozandó anyag között.Megfelelő szerszámgeometria alkalmazásával és a bevonat polírozásával jelentősen csökkenthető a bevonat és a munkadarab közötti tapadás lehetősége.
Az alumínium alapú bevonatokat (pl. AlTiN) általában vágószerszám-bevonatként használják a forgácsolóiparban.A magas forgácsolási hőmérséklet hatására ezek az alumínium alapú bevonatok vékony és sűrű alumínium-oxid réteget képezhetnek, amely a megmunkálás során folyamatosan megújul, megvédi a bevonatot és az alatta lévő hordozóanyagot az oxidatív támadástól.
A bevonat keménysége és oxidációval szembeni ellenállása az alumíniumtartalom és a bevonat szerkezetének változtatásával állítható be.Például az alumíniumtartalom növelésével, nanoszerkezetek alkalmazásával vagy mikroötvözéssel (azaz alacsony elemtartalmú ötvözéssel) javítható a bevonat oxidációállósága.
A bevonóanyag kémiai összetételén túl a bevonat szerkezetében bekövetkező változások jelentősen befolyásolhatják a bevonat teljesítményét.A vágószerszám eltérő teljesítménye a bevonat mikroszerkezetében lévő különböző elemek eloszlásától függ.
Napjainkban több, különböző kémiai összetételű bevonatréteg kombinálható kompozit bevonatréteggé a kívánt teljesítmény elérése érdekében.Ez a tendencia a jövőben tovább fog fejlődni – különösen az új bevonatrendszerek és bevonási eljárások révén, mint például a HI3 (High Ionization Triple) ívpárologtatás és a porlasztásos hibrid bevonat technológia, amely három erősen ionizált bevonási eljárást egyesít egyben.
A titán-szilícium alapú (TiSi) bevonatok teljes körű bevonatként kiváló megmunkálhatóságot biztosítanak.Ezek a bevonatok egyaránt használhatók különböző keményfém tartalmú nagy keménységű acélok (magkeménység HRC 65-ig), valamint közepes keménységű acélok (magkeménység HRC 40) megmunkálására.A bevonatszerkezet kialakítása a különböző megmunkálási alkalmazásokhoz igazítható.Ennek eredményeként a titán-szilikon alapú bevonatos vágószerszámok széles körben használhatók a munkadarab anyagok vágására és megmunkálására, az erősen ötvözött, gyengén ötvözött acéloktól az edzett acélokig és titánötvözetekig.A lapos munkadarabokon végzett magas minőségű forgácsolási tesztek (HRC 44 keménység) kimutatták, hogy a bevonatos vágószerszámok élettartama majdnem kétszeresére nőhet, a felületi érdesség pedig körülbelül 10-szeresére csökkenhet.
A titán-szilícium alapú bevonat minimálisra csökkenti a későbbi felületi polírozást.Az ilyen bevonatokat várhatóan nagy forgácsolási sebességgel, magas élhőmérsékletű és nagy fémeltávolítási sebességgel járó megmunkálásoknál fogják használni.
Néhány más PVD-bevonat (különösen a mikroötvözött bevonatok) esetében a bevonattal foglalkozó cégek szintén szorosan együttműködnek a feldolgozókkal a különböző optimalizált felületmegmunkálási megoldások kutatása és fejlesztése érdekében.Ezért a megmunkálási hatékonyság, a forgácsolószerszám-használat, a megmunkálás minősége, valamint az anyag, a bevonat és a megmunkálás közötti kölcsönhatás jelentős javulása lehetséges, és gyakorlatilag is alkalmazható.Professzionális bevonatoló partnerrel együttműködve a felhasználók növelhetik szerszámaik felhasználási hatékonyságát az életciklusuk során.
Feladás időpontja: 2022.11.07