Acoperirile sculelor de tăiere îmbunătățesc proprietățile de frecare și uzură ale sculelor de tăiere, motiv pentru care sunt esențiale în operațiunile de tăiere.De mulți ani, furnizorii de tehnologie de prelucrare a suprafețelor au dezvoltat soluții de acoperire personalizate pentru a îmbunătăți rezistența la uzura sculelor de tăiere, eficiența prelucrării și durata de viață.Provocarea unică vine din atenția și optimizarea a patru elemente: (i) prelucrarea pre și post-acoperire a suprafețelor sculelor de tăiere;(ii) materiale de acoperire;(iii) structuri de acoperire;și (iv) tehnologia integrată de prelucrare a sculelor de tăiere acoperite.
Surse de uzură a sculelor de tăiere
În timpul procesului de tăiere, apar unele mecanisme de uzură în zona de contact dintre unealta de tăiere și materialul piesei de prelucrat.De exemplu, uzura lipită între așchie și suprafața de tăiere, uzura abrazivă a sculei de către punctele dure din materialul piesei de prelucrat și uzura cauzată de reacții chimice de frecare (reacții chimice ale materialului cauzate de acțiunea mecanică și de temperaturi ridicate).Deoarece aceste tensiuni de frecare reduc forța de tăiere a sculei de tăiere și scurtează durata de viață a sculei, ele afectează în principal eficiența de prelucrare a sculei de tăiere.
Acoperirea suprafeței reduce efectul frecării, în timp ce materialul de bază al sculei de tăiere susține acoperirea și absoarbe stresul mecanic.Performanța îmbunătățită a sistemului de frecare poate economisi material și reduce consumul de energie, pe lângă creșterea productivității.
Rolul acoperirii în reducerea costurilor de prelucrare
Durata de viață a sculei de tăiere este un factor de cost important în ciclul de producție.Printre altele, durata de viață a sculei de tăiere poate fi definită ca timpul în care o mașină poate fi prelucrată fără întrerupere înainte de a fi necesară întreținerea.Cu cât durata de viață a sculei de tăiere este mai lungă, cu atât sunt mai mici costurile din cauza întreruperilor de producție și cu atât mai puține lucrări de întreținere trebuie să facă mașina.
Chiar și la temperaturi de tăiere foarte ridicate, durata de utilizare a sculei de tăiere poate fi prelungită prin acoperire, reducând astfel semnificativ costurile de prelucrare.În plus, acoperirea sculelor de tăiere poate reduce nevoia de fluide lubrifiante.Nu numai că reduce costurile materiale, dar ajută și la protejarea mediului.
Efectul prelucrării pre și post-acoperire asupra productivității
În operațiunile moderne de tăiere, uneltele de tăiere trebuie să suporte presiuni mari (>2 GPa), temperaturi ridicate și cicluri constante de stres termic.Înainte și după acoperirea sculei de tăiere, aceasta trebuie tratată cu un proces adecvat.
Înainte de acoperirea sculei de tăiere, pot fi utilizate diferite metode de pretratare pentru a pregăti procesul de acoperire ulterior, îmbunătățind în același timp semnificativ aderența acoperirii.Lucrând împreună cu acoperirea, pregătirea muchiei de tăiere a sculei poate crește, de asemenea, viteza de tăiere și viteza de avans și poate prelungi durata de viață a sculei de tăiere.
Post-procesarea acoperirii (pregătirea muchiei, prelucrarea suprafeței și structurarea) joacă, de asemenea, un rol determinant în optimizarea sculei de tăiere, în special pentru a preveni posibila uzură timpurie prin formarea așchiilor (lipirea materialului piesei de prelucrat de muchia de tăiere a tăietorului). instrument).
Considerații de acoperire și selecție
Cerințele pentru performanța acoperirii pot fi foarte diferite.În condiții de prelucrare în care temperatura muchiei de tăiere este ridicată, caracteristicile de uzură rezistente la căldură ale stratului de acoperire devin extrem de importante.Este de așteptat ca acoperirile moderne să aibă, de asemenea, următoarele caracteristici: performanță excelentă la temperatură ridicată, rezistență la oxidare, duritate ridicată (chiar și la temperaturi ridicate) și duritate microscopică (plasticitate) prin proiectarea straturilor nanostructurate.
Pentru sculele de tăiere eficiente, aderența optimizată a stratului și o distribuție rezonabilă a tensiunilor reziduale sunt doi factori decisivi.În primul rând, trebuie luată în considerare interacțiunea dintre materialul substratului și materialul de acoperire.În al doilea rând, ar trebui să existe o afinitate cât mai mică posibil între materialul de acoperire și materialul de prelucrat.Posibilitatea de aderență între acoperire și piesa de prelucrat poate fi redusă semnificativ prin utilizarea unei geometrii adecvate a sculei și lustruirea stratului de acoperire.
Acoperirile pe bază de aluminiu (de exemplu, AlTiN) sunt utilizate în mod obișnuit ca acoperiri pentru scule de tăiere în industria de tăiere.Sub acțiunea temperaturilor ridicate de tăiere, aceste acoperiri pe bază de aluminiu pot forma un strat subțire și dens de oxid de aluminiu care se reînnoiește continuu în timpul prelucrării, protejează acoperirea și materialul substrat de sub acesta de atacul oxidativ.
Performanța durității și rezistenței la oxidare a unei acoperiri poate fi ajustată prin modificarea conținutului de aluminiu și a structurii acoperirii.De exemplu, prin creșterea conținutului de aluminiu, folosind nanostructuri sau microaliere (adică aliaje cu elemente cu conținut scăzut), rezistența la oxidare a acoperirii poate fi îmbunătățită.
Pe lângă compoziția chimică a materialului de acoperire, modificările în structura acoperirii pot afecta semnificativ performanța acoperirii.Performanța diferită a sculei de tăiere depinde de distribuția diferitelor elemente din microstructura de acoperire.
În prezent, mai multe straturi de acoperire cu diferite compoziții chimice pot fi combinate într-un strat de acoperire compozit pentru a obține performanța dorită.Această tendință va continua să se dezvolte în viitor – în special prin noi sisteme de acoperire și procese de acoperire, cum ar fi tehnologia de acoperire hibridă HI3 (High Ionization Triple) de evaporare cu arc și pulverizare, care combină trei procese de acoperire puternic ionizate într-unul singur.
Ca acoperire integrală, acoperirile pe bază de titan-siliciu (TiSi) oferă o prelucrabilitate excelentă.Aceste învelișuri pot fi utilizate atât pentru prelucrarea oțelurilor cu duritate mare cu conținut diferit de carburi (duritate miez până la HRC 65), cât și oțeluri cu duritate medie (duritate miez HRC 40).Designul structurii de acoperire poate fi adaptat în mod corespunzător la diferitele aplicații de prelucrare.Ca rezultat, sculele de tăiere acoperite pe bază de silicon de titan pot fi utilizate pentru tăierea și prelucrarea unei game largi de materiale pentru piese de prelucrat, de la oțeluri înalt aliate, slab aliate până la oțeluri călite și aliaje de titan.Testele de tăiere cu finisaj înalt pe piese plate (duritate HRC 44) au arătat că sculele de tăiere acoperite își pot crește durata de viață de aproape două ori și pot reduce rugozitatea suprafeței de aproximativ 10 ori.
Acoperirea pe bază de titan-siliciu minimizează lustruirea ulterioară a suprafeței.Se așteaptă ca astfel de acoperiri să fie utilizate în prelucrarea cu viteze mari de tăiere, temperaturi ridicate ale muchiilor și rate mari de îndepărtare a metalului.
Pentru alte acoperiri PVD (în special acoperiri microaliate), companiile de acoperire lucrează, de asemenea, îndeaproape cu procesatorii pentru a cerceta și dezvolta diverse soluții optimizate de prelucrare a suprafețelor.Prin urmare, sunt posibile și aplicabile practic îmbunătățiri semnificative ale eficienței prelucrării, utilizării sculelor de tăiere, calității prelucrarii și interacțiunii dintre material, acoperire și prelucrare.Lucrând cu un partener profesionist de vopsire, utilizatorii pot crește eficiența utilizării instrumentelor lor pe tot parcursul ciclului de viață.
Ora postării: 07-nov-2022