कटिंग टूल कोटिंग्जची भूमिका आणि कार्यप्रदर्शन ऑप्टिमायझेशन

कटिंग टूल कोटिंग्स कटिंग टूल्सचे घर्षण आणि परिधान गुणधर्म सुधारतात, म्हणूनच ते कटिंग ऑपरेशन्समध्ये आवश्यक असतात.अनेक वर्षांपासून, पृष्ठभाग प्रक्रिया तंत्रज्ञान प्रदाते कटिंग टूल पोशाख प्रतिरोध, मशीनिंग कार्यक्षमता आणि सेवा जीवन सुधारण्यासाठी सानुकूलित कोटिंग सोल्यूशन्स विकसित करत आहेत.अद्वितीय आव्हान चार घटकांचे लक्ष आणि ऑप्टिमायझेशनमुळे येते: (i) कटिंग टूल पृष्ठभागांची प्री- आणि पोस्ट-कोटिंग प्रक्रिया;(ii) कोटिंग साहित्य;(iii) कोटिंग संरचना;आणि (iv) कोटेड कटिंग टूल्ससाठी एकात्मिक प्रक्रिया तंत्रज्ञान.

कटिंग टूल पोशाख स्रोत
कटिंग प्रक्रियेदरम्यान, कटिंग टूल आणि वर्कपीस सामग्री यांच्यातील संपर्क झोनमध्ये काही पोशाख यंत्रणा उद्भवतात.उदाहरणार्थ, चिप आणि कटिंग पृष्ठभाग यांच्यातील बॉन्डेड पोशाख, वर्कपीस मटेरियलमधील हार्ड पॉइंट्सद्वारे उपकरणाचा अपघर्षक पोशाख आणि घर्षण रासायनिक अभिक्रियांमुळे (यांत्रिक क्रिया आणि उच्च तापमानामुळे सामग्रीच्या रासायनिक अभिक्रिया) मुळे होणारे परिधान.हे घर्षण ताण कटिंग टूलची कटिंग फोर्स कमी करतात आणि टूलचे आयुष्य कमी करतात, ते मुख्यतः कटिंग टूलच्या मशीनिंग कार्यक्षमतेवर परिणाम करतात.

पृष्ठभागावरील कोटिंग घर्षणाचा प्रभाव कमी करते, तर कटिंग टूल बेस मटेरियल कोटिंगला समर्थन देते आणि यांत्रिक ताण शोषून घेते.घर्षण प्रणालीची सुधारित कार्यक्षमता सामग्रीची बचत करू शकते आणि उत्पादकता वाढवण्याव्यतिरिक्त उर्जेचा वापर कमी करू शकते.

प्रक्रिया खर्च कमी करण्यासाठी कोटिंगची भूमिका
उत्पादन चक्रात कटिंग टूल लाइफ हा एक महत्त्वाचा खर्च घटक आहे.इतर गोष्टींबरोबरच, कटिंग टूलचे आयुष्य हे परिभाषित केले जाऊ शकते कारण देखभाल आवश्यक होण्यापूर्वी मशीनची वेळ कोणत्याही व्यत्ययाशिवाय मशीन केली जाऊ शकते.कटिंग टूलचे आयुष्य जितके जास्त असेल तितके उत्पादन व्यत्ययांमुळे कमी खर्च आणि मशीनला कमी देखभालीचे काम करावे लागेल.

अगदी उच्च कटिंग तापमानातही, कटिंग टूलचे आयुष्य कोटिंगसह वाढवता येते, त्यामुळे मशीनिंग खर्चात लक्षणीय घट होते.याव्यतिरिक्त, कटिंग टूल कोटिंगमुळे स्नेहन द्रव्यांची गरज कमी होऊ शकते.केवळ भौतिक खर्च कमी करत नाही तर पर्यावरणाचे संरक्षण करण्यास देखील मदत करते.

उत्पादकतेवर प्री- आणि पोस्ट-कोटिंग प्रक्रियेचा प्रभाव

आधुनिक कटिंग ऑपरेशन्समध्ये, कटिंग टूल्सना उच्च दाब (>2 GPa), उच्च तापमान आणि थर्मल तणावाचे सतत चक्र सहन करावे लागते.कटिंग टूलच्या कोटिंगपूर्वी आणि नंतर, त्यावर योग्य प्रक्रियेसह उपचार करणे आवश्यक आहे.

टूल कोटिंग कापण्याआधी, कोटिंगच्या चिकटपणामध्ये लक्षणीय सुधारणा करताना, त्यानंतरच्या कोटिंग प्रक्रियेची तयारी करण्यासाठी विविध प्रीट्रीटमेंट पद्धती वापरल्या जाऊ शकतात.कोटिंगच्या संयोगाने कार्य करून, टूल कटिंग एज तयार केल्याने कटिंग गती आणि फीड रेट देखील वाढू शकतो आणि कटिंग टूलचे आयुष्य वाढू शकते.

कोटिंग पोस्ट-प्रोसेसिंग (एज तयार करणे, पृष्ठभागावर प्रक्रिया करणे आणि रचना करणे) देखील कटिंग टूलच्या ऑप्टिमायझेशनमध्ये निर्णायक भूमिका बजावते, विशेषत: चिपच्या निर्मितीद्वारे शक्य लवकर पोशाख टाळण्यासाठी (वर्कपीस सामग्रीचे कटिंग एजला जोडणे. साधन).

कोटिंग विचार आणि निवड

कोटिंग कामगिरीची आवश्यकता खूप भिन्न असू शकते.अत्याधुनिक तापमान जास्त असलेल्या मशीनिंग परिस्थितीत, कोटिंगची उष्णता-प्रतिरोधक पोशाख वैशिष्ट्ये अत्यंत महत्त्वाची बनतात.आधुनिक कोटिंग्जमध्ये खालील वैशिष्ट्ये असणे अपेक्षित आहे: उत्कृष्ट उच्च-तापमान कार्यप्रदर्शन, ऑक्सिडेशन प्रतिरोध, उच्च कडकपणा (अगदी उच्च तापमानातही), आणि नॅनोस्ट्रक्चर्ड लेयरच्या डिझाइनद्वारे सूक्ष्म कणखरपणा (प्लास्टिकिटी).

कार्यक्षम कटिंग टूल्ससाठी, ऑप्टिमाइज्ड कोटिंग आसंजन आणि अवशिष्ट ताणांचे वाजवी वितरण हे दोन निर्णायक घटक आहेत.प्रथम, सब्सट्रेट सामग्री आणि कोटिंग सामग्री यांच्यातील परस्परसंवादाचा विचार करणे आवश्यक आहे.दुसरे म्हणजे, कोटिंग सामग्री आणि प्रक्रिया केली जाणारी सामग्री यांच्यात शक्य तितकी कमी आत्मीयता असावी.योग्य साधन भूमिती वापरून आणि कोटिंग पॉलिश करून कोटिंग आणि वर्कपीस दरम्यान चिकटण्याची शक्यता लक्षणीयरीत्या कमी केली जाऊ शकते.

अ‍ॅल्युमिनियम-आधारित कोटिंग्ज (उदा. AlTiN) सामान्यतः कटिंग इंडस्ट्रीमध्ये कटिंग टूल कोटिंग म्हणून वापरली जातात.उच्च कटिंग तापमानाच्या कृती अंतर्गत, या अॅल्युमिनियम-आधारित कोटिंग्जमध्ये अॅल्युमिनियम ऑक्साईडचा पातळ आणि दाट थर तयार होऊ शकतो जो सतत मशीनिंग दरम्यान स्वतःचे नूतनीकरण करतो, ऑक्सिडेटिव्ह हल्ल्यापासून कोटिंग आणि त्याच्या खाली असलेल्या सब्सट्रेट सामग्रीचे संरक्षण करतो.

अॅल्युमिनियम सामग्री आणि कोटिंग संरचना बदलून कोटिंगची कडकपणा आणि ऑक्सिडेशन प्रतिरोधक कार्यक्षमता समायोजित केली जाऊ शकते.उदाहरणार्थ, अॅल्युमिनियम सामग्री वाढवून, नॅनो-स्ट्रक्चर्स किंवा मायक्रो-अलॉयिंग (म्हणजे, कमी सामग्री घटकांसह मिश्र धातु) वापरून, कोटिंगचा ऑक्सिडेशन प्रतिरोध सुधारला जाऊ शकतो.

कोटिंग सामग्रीच्या रासायनिक रचना व्यतिरिक्त, कोटिंगच्या संरचनेतील बदल कोटिंगच्या कार्यक्षमतेवर लक्षणीय परिणाम करू शकतात.विविध कटिंग टूलची कार्यक्षमता कोटिंग मायक्रो-स्ट्रक्चरमधील विविध घटकांच्या वितरणावर अवलंबून असते.

आजकाल, इच्छित कार्यप्रदर्शन प्राप्त करण्यासाठी विविध रासायनिक रचनांसह अनेक सिंगल कोटिंग लेयर संमिश्र कोटिंग लेयरमध्ये एकत्र केले जाऊ शकतात.ही प्रवृत्ती भविष्यात विकसित होत राहील – विशेषत: नवीन कोटिंग प्रणाली आणि कोटिंग प्रक्रियांद्वारे, जसे की HI3 (हाय आयोनायझेशन ट्रिपल) आर्क बाष्पीभवन आणि स्पटरिंग हायब्रीड कोटिंग तंत्रज्ञान जे तीन उच्च आयनीकृत कोटिंग प्रक्रिया एकत्र करते.

अष्टपैलू कोटिंग म्हणून, टायटॅनियम-सिलिकॉन आधारित (TiSi) कोटिंग्स उत्कृष्ट मशीनिबिलिटी देतात.या कोटिंग्जचा वापर वेगवेगळ्या कार्बाइड सामग्रीसह (HRC 65 पर्यंत कोर कडकपणा) आणि मध्यम कडकपणा स्टील्स (कोर कडकपणा HRC 40) या दोन्ही उच्च कडकपणाच्या स्टील्सवर प्रक्रिया करण्यासाठी केला जाऊ शकतो.कोटिंग स्ट्रक्चरची रचना वेगवेगळ्या मशीनिंग ऍप्लिकेशन्सनुसार अनुकूल केली जाऊ शकते.परिणामी, टायटॅनियम सिलिकॉन-आधारित लेपित कटिंग टूल्सचा वापर उच्च-मिश्रित, कमी-मिश्रित स्टील्सपासून कठोर स्टील्स आणि टायटॅनियम मिश्र धातुपर्यंत वर्कपीस सामग्रीच्या विस्तृत श्रेणी कापण्यासाठी आणि प्रक्रिया करण्यासाठी केला जाऊ शकतो.सपाट वर्कपीस (कठोरता HRC 44) वर उच्च फिनिश कटिंग चाचण्यांनी दर्शविले आहे की कोटेड कटिंग टूल्स त्याचे आयुष्य जवळजवळ दोनपट वाढवू शकतात आणि पृष्ठभागाचा खडबडीतपणा सुमारे 10 पट कमी करू शकतात.

टायटॅनियम-सिलिकॉन आधारित कोटिंग पुढील पृष्ठभाग पॉलिशिंग कमी करते.अशा कोटिंग्सचा वापर उच्च कटिंग गती, उच्च कडा तापमान आणि उच्च धातू काढण्याच्या दरांसह प्रक्रियेत करणे अपेक्षित आहे.

इतर काही PVD कोटिंग्जसाठी (विशेषत: सूक्ष्म मिश्रित कोटिंग्ज), कोटिंग कंपन्या विविध ऑप्टिमाइझ केलेल्या पृष्ठभागाच्या प्रक्रिया उपायांचे संशोधन आणि विकास करण्यासाठी प्रोसेसरसह जवळून काम करत आहेत.त्यामुळे, मशीनिंग कार्यक्षमता, कटिंग टूलचा वापर, मशीनिंग गुणवत्ता आणि सामग्री, कोटिंग आणि मशीनिंग यांच्यातील परस्परसंवादामध्ये लक्षणीय सुधारणा शक्य आहेत आणि व्यावहारिकदृष्ट्या लागू आहेत.प्रोफेशनल कोटिंग पार्टनरसोबत काम करून, वापरकर्ते त्यांच्या आयुष्यभर त्यांच्या टूल्सची उपयोगिता वाढवू शकतात.