Покрытие для инструментов: Выбор правильного варианта для продления срока службы | MachineMFG

Покрытие для инструментов: Выбор правильного варианта для продления срока службы

0
(0)
Покрытие инструмента

Ⅰ. Обзор покрытий для инструментов

Технология нанесения покрытий на поверхность инструмента - это метод модификации поверхности, разработанный для удовлетворения потребностей рынка. С момента своего появления в 1960-х годах она широко используется в металлических режущий инструмент производство. Появление технологии высокоскоростной обработки резанием привело к быстрому развитию и применению технологии нанесения покрытий, что сделало ее важнейшим аспектом производства высокоскоростного режущего инструмента.

Технология предусматривает формирование тонкой пленки на поверхности инструмента химическими или физическими методами, что позволяет добиться превосходных комплексных характеристик резания, отвечающих требованиям высокоскоростного резания.

В целом, технология нанесения покрытия на поверхность режущего инструмента имеет следующие характеристики:

  • Покрытие повышает твердость поверхности инструмента без ущерба для его прочности: в настоящее время достижимая твердость близка к 100GPa.
  • С развитием технологии нанесения покрытий химическая стабильность пленки и устойчивость к высокотемпературному окислению стали более выраженными, что делает возможной высокоскоростную резку.
  • Смазочная пленка обладает превосходными твердофазными смазочными свойствами, повышает качество обработки и подходит для сухой резки.
  • Технология нанесения покрытий, являясь завершающим этапом производства инструмента, оказывает минимальное влияние на точность инструмента и может быть повторена.

Использование режущих инструментов с покрытием дает ряд преимуществ, в том числе:

  • Значительное увеличение срока службы режущих инструментов.
  • Повышенная эффективность резки.
  • Значительное улучшение качества поверхности обработанных изделий.
  • Сокращение потребления инструментальные материалы и затраты на обработку.
  • Снижение расхода охлаждающей жидкости, что позволяет сократить расходы и улучшить защиту окружающей среды.

Адекватный обработка поверхности малых круглых инструментов может привести к увеличению срока службы инструмента, сокращению времени цикла обработки и повышению качества обрабатываемых поверхностей.

режущие инструменты с покрытием

Однако выбор правильного покрытия для инструмента, отвечающего конкретным требованиям обработки, может оказаться сложной и трудоемкой задачей. Каждое покрытие имеет свои уникальные преимущества и недостатки при резании. Использование неподходящего покрытия может привести к сокращению срока службы инструмента по сравнению с инструментом без покрытия и даже создать дополнительные проблемы.

На рынке представлено множество типов покрытий для инструментов, включая PVD-покрытия, CVD-покрытия и композитные покрытия, чередующиеся между PVD и CVD. Эти покрытия можно легко получить из производители инструментов или поставщики покрытий.

В этой статье представлен обзор общих свойств покрытий для инструментов и рассмотрены некоторые распространенные варианты PVD- и CVD-покрытий. Характеристики каждого покрытия играют решающую роль в определении того, какое покрытие лучше всего подходит для резки.

Ⅱ. Часто используемые покрытия

  1. Титан Нитридное покрытие (TiN)

TiN - это широко используемое PVD-покрытие, которое повышает твердость инструмента и обладает устойчивостью к окислению при высоких температурах. Это покрытие используется в высокоскоростных резка стали инструменты или формовочные инструменты для достижения оптимальных результатов обработки.

  1. Покрытие из нитрида хрома (CrN)

Покрытие CrN пользуется большим спросом благодаря своим превосходным антиадгезионным свойствам, что делает его предпочтительным покрытием для процессов, которые часто приводят к образованию кромки. После нанесения это практически невидимое покрытие значительно повышает производительность обработки инструментов из быстрорежущей стали, твердосплавных инструментов и формовочных инструментов.

  1. Алмазное покрытие (Diamond)

Алмазное покрытие CVD - лучший выбор для режущих инструментов, используемых при обработке материалов из цветных металлов. Оно обеспечивает отличную производительность при резке графита, металломатричных композитов (MMC), высококремнистого алюминиевого сплава и других высокоабразивных материалов.

Обратите внимание, что инструменты с чистым алмазным покрытием не могут использоваться для обработки стальных деталей, поскольку высокая температура резки, возникающая при обработке, вызывает химическую реакцию, которая разрушает адгезионный слой между покрытием и инструментом.

Похожие статьи: Черные и цветные металлы

  1. Оборудование для нанесения покрытий

Покрытия подходят для твердого фрезерования, нарезания резьбы и бурение уникальны и имеют свои специфические применения. Кроме того, могут использоваться многослойные покрытия, которые состоят из других покрытий, встроенных между поверхностным слоем и основой инструмента, что приводит к увеличению срока службы инструмента.

  1. Покрытие из карбида титана с азотом (TiCN)

Добавление углеродных элементов в покрытие TiCN повышает твердость инструмента и обеспечивает улучшенную смазку поверхности. Это покрытие идеально подходит для инструментов из быстрорежущей стали.

  1. Покрытие из нитрида алюминия или нитрида титана (TiAlN/AlTiN)

Слой глинозема, образующийся в покрытии TiAlN / AlTiN, значительно повышает стойкость инструмента при высокотемпературной обработке. Это покрытие подходит для твердосплавных инструментов, используемых преимущественно для сухой или полусухой резки.

Соотношение алюминия и титана в покрытии определяет поверхностную твердость покрытия, причем покрытия AlTiN обеспечивают более высокую поверхностную твердость, чем покрытия TiAlN. Таким образом, покрытие AlTiN является оптимальным вариантом для высокоскоростной обработки.

Ⅲ. Характеристики покрытия

Характеристики покрытия
  1. Твердость

Высокая твердость поверхности - надежный способ увеличить срок службы инструмента. Как правило, чем тверже материал или поверхность, тем дольше прослужит инструмент. Покрытия из нитрида карбида титана (TiCN) имеют более высокую твердость, чем покрытия из нитрида титана (TiN). Твердость покрытий TiCN повышается на 33% за счет увеличения содержание углеродаТвердость в диапазоне HV3000-4000 (варьируется в зависимости от производителя).

CVD-алмазные покрытия с поверхностной твердостью до HV9000 получили широкое распространение в инструментах, что позволяет увеличить срок службы инструмента в 10-20 раз по сравнению с инструментами с PVD-покрытием. Высокая твердость и скорость резания алмазных покрытий, которая может быть в 2-3 раза выше, чем у инструментов без покрытия, делают их отличным выбором для резки цветных материалов.

  1. Температура окисления

Температура окисления - это температура, при которой покрытие начинает разрушаться. Чем выше температура окисления, тем лучше оно подходит для резки при высоких температурах.

Хотя покрытия TiAlN могут иметь меньшую твердость при комнатной температуре по сравнению с покрытиями TiCN, они гораздо эффективнее при высокотемпературной обработке. Причина этого заключается в том, что между инструментом и стружкой может образовываться слой глинозема, который передает тепло от инструмента к заготовке или стружке, тем самым сохраняя твердость покрытия TiAlN при высоких температурах.

Твердосплавные инструменты обычно режут быстрее, чем инструменты из быстрорежущей стали, поэтому TiAlN является предпочтительным покрытием для твердосплавных инструментов. Твердосплавные сверла и концевые фрезы обычно имеют покрытие PVD-TiAlN.

  1. Устойчивость к истиранию

Стойкость к истиранию - это способность покрытия противостоять износу. Хотя некоторые материалы заготовок не могут быть твердыми от природы, элементы, добавленные в процессе производства, и метод обработки могут привести к сколам или затуплению режущей кромки инструмента.

  1. Смазываемость поверхности

Высокие коэффициенты трения увеличивают теплоту резания, сокращая или снижая срок службы покрытия, в то время как низкие коэффициенты трения значительно увеличивают срок службы инструмента.

Тонкая, гладкая или регулярно текстурированная поверхность с покрытием снижает нагрев при резании, поскольку позволяет стружке быстро соскальзывать с передней поверхности фрезы, тем самым уменьшая выделение тепла. Инструменты с покрытием и улучшенной поверхностной смазкой также могут обрабатываться на более высоких скоростях резания по сравнению с инструментами без покрытия, что дополнительно предотвращает высокотемпературное сваривание материала заготовки.

  1. Устойчивость к адгезии

Антиадгезионное свойство покрытия предотвращает или уменьшает химическую реакцию между инструментом и обрабатываемым материалом и предотвращает осаждение материала заготовки на инструменте.

При обработке цветных металлов (таких как алюминий и латунь) на инструменте часто образуются наросты на кромках, что приводит к сколам инструмента или заготовкам больших размеров. Как только материал начинает прилипать к инструменту, прилипание продолжает увеличиваться. Например, при обработке алюминиевых заготовок формовочными метчиками количество алюминия, налипшего на метчик после обработки каждого отверстия, будет увеличиваться, что в конечном итоге приведет к слишком большому диаметру метчика и появлению заготовок, не соответствующих допуску, которые придется отбраковывать.

Покрытие с хорошими антиадгезионными свойствами может быть эффективным даже в ситуациях, когда характеристики охлаждающей жидкости низкие или ее концентрация недостаточна.

IV. Нанесение покрытий

Нанесение покрытий

Экономическая эффективность применения покрытий может зависеть от нескольких факторов, но для каждого конкретного вида обработки, как правило, существует всего несколько приемлемых вариантов покрытий. Правильный выбор покрытия и его свойств может существенно повлиять на технологичность, в то время как неправильный выбор может привести к минимальному улучшению.

Глубина резания, скорость и используемая охлаждающая жидкость могут повлиять на эффективность покрытия инструмента. Чтобы определить наилучшее покрытие для конкретного применения, часто наиболее эффективным методом является пробная резка.

Поставщики покрытий постоянно разрабатывают новые покрытия для повышения устойчивости к нагреву, трению и износу. Полезно сотрудничать с производителями покрытий (инструментов), чтобы оценить новейшие и самые передовые покрытия для инструментов, применяемых при обработке.

-End-

Насколько публикация полезна?

Нажмите на звезду, чтобы оценить!

Средняя оценка 0 / 5. Количество оценок: 0

Оценок пока нет. Поставьте оценку первым.

Так как вы нашли эту публикацию полезной...

Подписывайтесь на нас в соцсетях!

Сожалеем, что вы поставили низкую оценку!

Позвольте нам стать лучше!

Расскажите, как нам стать лучше?

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Прокрутить вверх