Technologia powlekania --- powłoka narzędziowa
Dec 18, 2018| Technologia powlekania --- powłoka narzędziowa
IKS PVD, jesteśmy dobrzy w produkcji maszyny do powlekania narzędzi, dobrej jakości, w dobrej cenie, skontaktuj się z nami teraz, iks.pvd @ foxmail.com
Poprzez chemiczne lub fizyczne metody na powierzchni narzędzia w celu uformowania określonej folii (to znaczy procesu powlekania), tak aby narzędzie tnące uzyskało doskonałą kompleksową wydajność cięcia, tak aby spełnić wymagania szybkiego cięcia; Od czasu pojawienia się twardych narzędzi powlekanych we wczesnych latach siedemdziesiątych sukcesywnie rozwijano technologię chemicznego osadzania z fazy gazowej (CVD) oraz technologię fizycznego osadzania z fazy gazowej (PVD), która otworzyła nowy rozdział w historii poprawy wydajności narzędzi. W porównaniu z narzędziami niepowlekanymi, powlekane narzędzia mają znaczące zalety: może znacznie poprawić trwałość narzędzi skrawających; Skutecznie poprawiaj wydajność cięcia; Poprawia precyzję obróbki i jakość powierzchni obrabianego przedmiotu oczywiście; Skutecznie zmniejszyć zużycie materiałów narzędziowych, zmniejszyć koszty przetwarzania; Zmniejsz zużycie chłodziwa, zmniejsz koszty, przyczyniając się do ochrony środowiska.
Charakterystyka powłoki narzędziowej:
1. Zastosowanie technologii powlekania może znacznie poprawić twardość powierzchniową narzędzia bez zmniejszania wytrzymałości narzędzia, a twardość, jaką można uzyskać teraz, jest bliska 100GPa;
2. Dzięki szybkiemu rozwojowi technologii powlekania stabilność chemiczna i odporność na utlenianie w wysokiej temperaturze stają się bardziej widoczne, co umożliwia szybkie cięcie.
3. Folia smarująca ma dobre działanie smarujące na fazie stałej, może skutecznie poprawić jakość obróbki, ale również nadaje się do cięcia na sucho;
4. Jako ostateczny proces wytwarzania narzędzi, technologia powlekania ma niewielki wpływ na dokładność narzędzia i może być stosowana do powtarzalnego procesu powlekania.
Powszechnie stosowane powłoki:
1, powłoka azotku tytanu: azotek tytanu (TiN) jest ogólną powłoką PVD, która może poprawić twardość narzędzia i ma wysoką temperaturę utleniania. Powłokę można stosować do narzędzi skrawających ze stali szybkotnącej lub narzędzi do kształtowania w celu uzyskania dobrych wyników obróbki.
2, powłoka z azotku chromu: powłoka CrN ma dobrą przyczepność, co czyni ją preferowaną powłoką w przetwarzaniu guza chipowego. Dzięki tej prawie niewidocznej powłoce, właściwości skrawania narzędzi HSS lub węglików i narzędzi do formowania ulegną znacznej poprawie.
3, powłoka diamentowa: Powłoki diamentowe CVD do obróbki metali nieżelaznych narzędzie tnące zapewnia najlepszą wydajność, obróbkę grafitu, kompozytów z metalową osnową (MMC), stopu aluminium o wysokiej zawartości krzemu i wielu innych materiałów o wysokiej ścieralności, idealna powłoka ( uwaga: narzędzia z czystego diamentu nie mogą być używane do obróbki stali, ponieważ stal obróbcza będzie wytwarzać dużą ilość ciepła tnącego i powodując reakcję chemiczną, zniszczyła warstwę kleju pomiędzy powłoką a narzędziem skrawającym).
4. Powłoka z azotku tytanu: element węglowy dodany do powłoki azotku tytanu (TiCN) może poprawić twardość narzędzia i uzyskać lepszą smarność powierzchni, co czyni go idealną powłoką do narzędzi ze stali szybkotnącej.
5, pokrycie azotkiem aluminium / azotkiem tytanu / azotkiem glinu (TiAlN / AlTiN): warstwa tlenku glinu utworzona w powłoce TiAlN / AlTiN może skutecznie poprawić żywotność narzędzia w wysokiej temperaturze. Powłoka może być stosowana do narzędzi skrawających z węglików, głównie do cięcia na sucho lub półsuchą. Powłoki AlTiN oferują wyższą twardość powierzchni niż powłoki TiAlN, w zależności od stosunku aluminium do tytanu zawartego w powłokach, co czyni ją kolejną wykonalną opcją powlekania do obróbki z dużą prędkością.
6. Powłoki diamentopodobne (DLC):
DLC ma wiele doskonałych cech: wysoką twardość -60GPa lub Hv6000 lub więcej; Niski współczynnik tarcia Znakomita gęstość folii; Dobra stabilność chemiczna i właściwości optyczne. Powłoka DLC nałożona na narzędzie wykazuje o wiele więcej specjalnych właściwości niż inne twarde powłoki. Narzędzia powlekane DLC obejmują głównie: cięcie grafitowe, cięcie różnych metali nieżelaznych (takich jak stop aluminium, stop miedzi itp.), Niemetaliczne materiały twarde (takie jak akryl, włókno szklane, materiały PCB).
Ponieważ DLC ma bardzo niski współczynnik tarcia (0,05 ~ 0,2) i samo smarowanie, narzędzie pokryte DLC jest najlepszym wyborem do cięcia na sucho. W porównaniu z narzędziem bez powłoki, siła cięcia narzędzia do powlekania DLC może zostać zmniejszona o 6% w warunkach cięcia na sucho. . W porównaniu z innymi narzędziami powlekanymi (takimi jak TiN, TiAlN) siła cięcia narzędzi powlekanych DLC może zostać zmniejszona o 23% w warunkach cięcia na sucho; Podobnie niski współczynnik tarcia DLC może znacznie obniżyć siłę cięcia ciętego metalu (cięcie stopu aluminium), co znacznie zmniejsza zużycie energii. W warunkach skrawania z chłodziwem stosunek siły skrawania narzędzi powlekanych DLC bez powlekanych narzędzi i innych narzędzi powlekanych zmniejszył się o 18%, a chropowatość obrabianej powierzchni metalu zmniejszyła się o Ra0,04 ~ R0.23um) do Ra0,38.
Technologia powlekania i wiedza na temat powlekania narzędzi:
1. Powłoka z węgliku azotku tytanu (TiCN) ma wyższą twardość niż powłoka z azotku tytanu (TiN). Ze względu na zwiększoną zawartość węgla twardość powłoki TiCN została zwiększona o 33%, a zakres twardości wynosił około hv3000-4000 (w zależności od producenta).
2. Powłoki diamentowe CVD: zastosowanie powłoki diamentowej CVD o twardości powierzchniowej do Hv9000 było stosunkowo dojrzałe. W porównaniu z narzędziami powlekanymi PVD żywotność narzędzi z diamentowymi narzędziami CVD została zwiększona o 10-20 razy. Wysoka twardość narzędzi powlekanych diamentem sprawia, że prędkość cięcia jest 2-3 razy większa niż narzędzi niepowlekanych, dzięki czemu temperatura utleniania diamentów CVD odnosi się do wartości temperatury na początku rozkładu powłoki. Im wyższa jest wartość temperatury utleniania, tym bardziej korzystne jest cięcie w wysokiej temperaturze. Chociaż powłoka TiAlN może mieć niższą twardość w temperaturze pokojowej niż powłoka TiCN, okazała się znacznie bardziej skuteczna niż powłoka TiCN w obróbce w wysokiej temperaturze. Powodem, dla którego powłoka TiAlN może nadal utrzymywać swoją twardość w wysokiej temperaturze, jest to, że może ona tworzyć warstwę tlenku glinu między narzędziem a chipem, która może przenosić ciepło z narzędzia na obrabiany przedmiot lub czip. W porównaniu z frezami HSS, frezy z węglików mają zwykle wyższą prędkość skrawania, co sprawia, że TiAlN jest preferowaną powłoką dla frezów z węglikami. Krążki z powłoką z kamienia powlekanego PVDTiAlN są zwykle używane do powlekania kamienia powlekanego PVDTiAlN w wiertłach z węglików spiekanych i frezach walcowych.
3, powierzchnia narzędzia twardej folii na materiale ma następujące wymagania: (1) wysoka twardość, dobra odporność na zużycie; (2) właściwości chemiczne są stabilne, nie mają reakcji chemicznej z materiałem obrabianego przedmiotu; Odporność na ciepło i odporność na utlenianie, współczynnik tarcia jest niski, a matryca jest mocno przymocowana. Trudno jest jednemu materiałowi powłokowemu spełnić wszystkie powyższe wymagania techniczne. Rozwój materiałów powlekających, powstał z oryginalnej pojedynczej powłoki TiN, powłoki TiC, przeszedł przez TiC-A12O3 i powłokę kompozytową TiN oraz TiCN, TiAlN i inny wielowarstwowy etap wytwarzania powłoki kompozytowej, obecnie najnowszy rozwój TiN / NbN , TiN / CN i inne wielowarstwowe materiały kompozytowe, znacznie poprawiono wydajność powlekania narzędzi.
4, w procesie wytwarzania narzędzi powlekających, ogólnie według twardości powłoki, odporności na zużycie, odporności na utlenianie w wysokiej temperaturze, smarowania i odporności na adhezję do kilku aspektów do wyboru, w tym oksydacji powłok i temperatura cięcia jest najbardziej bezpośrednio związana z warunki techniczne. Temperatura utleniania odnosi się do powłoki, która zaczęła rozkładać wartość temperatury, im wyższa wartość temperatury utleniania, tym korzystniejszy jest proces cięcia w warunkach wysokiej temperatury. Chociaż powłoka TiAlN może mieć niższą twardość w temperaturze pokojowej niż powłoka TiCN, okazała się znacznie bardziej skuteczna niż powłoka TiCN w obróbce w wysokiej temperaturze. Powłoka TiAlN może utrzymywać swoją twardość w wysokich temperaturach, ponieważ może tworzyć warstwę tlenku glinu pomiędzy narzędziem a chipem, który może przenosić ciepło z narzędzia na obrabiany przedmiot lub czip. Węgliki są zwykle cięte z większą prędkością niż frezy HSS, co sprawia, że TiAlN jest preferowaną powłoką dla węglików. Powłoki PVDTiAlN są powszechnie stosowane do frezów węglikowych i frezów walcowo-czołowych.
5. Z punktu widzenia techniki aplikacji: oprócz temperatury cięcia, głębokość cięcia, prędkość skrawania i chłodziwo mogą mieć wpływ na efekt nakładania powłoki narzędziowej.
Postęp powszechnych materiałów powłokowych i supertwardych technologii powlekania:
TiN jest najbardziej dojrzałym i powszechnie stosowanym twardym materiałem powłokowym. W chwili obecnej w krajach rozwiniętych w przemyśle wysokowydajnych narzędzi do powlekania stali szybkotnącej TiN uwzględniono narzędzie ze stali szybkotnącej 50% do 70%, a niektóre nieuciążające się kompleksowe wykorzystanie narzędzi przekroczyło 90%. Ze względu na wysokie wymagania techniczne nowoczesnych narzędzi do cięcia metalu powłoka TiN staje się coraz trudniejsza do adaptacji. Słaba odporność na utlenianie powłoki TiN, zastosowanie temperatury 500 ℃ , oczywista oksydacja i warstwa membrany ablacyjnej, a także nie może zaspokoić potrzeby. TiC ma wyższą mikrotwardość, więc odporność na zużycie tego materiału jest lepsza. Jednocześnie jest mocno przytwierdzony do podłoża. Przy wytwarzaniu wielowarstwowej powłoki odpornej na zużycie, TiC jest często stosowana jako podkład pod stykającą się z podłożem. Jest to bardzo powszechny materiał powlekający w narzędziu do powlekania.
Rozwój TiCN i TiAlN oraz wydajność narzędzia do powlekania na wyższy poziom. TiCN może zmniejszyć naprężenia wewnętrzne powłoki, poprawić wytrzymałość powłoki, zwiększyć grubość powłoki, zapobiec dyfuzji pęknięć i zmniejszyć pękanie krawędzi. TiCN jest ustawiony jako główna warstwa odporna na zużycie powlekanego narzędzia, co może znacznie poprawić trwałość narzędzia. Stabilność chemiczna TiAlN jest dobra, zużycie antyutleniające, obróbka stali wysokostopowej, stal nierdzewna, stop qin, stop niklu, trwałość narzędzia TiN zwiększona 3-4 krotnie. Jeśli w powłoce TiAlN występuje wysokie stężenie Al, na powierzchni powłoki podczas cięcia powstanie bardzo cienki A12O3 o niskiej gęstości, tworząc twardą, obojętną folię ochronną. Powleczone narzędzie może być efektywniej wykorzystywane do szybkiego cięcia. Tlenek węgla domieszkowanego tlenkiem TiCNO ma bardzo wysoką mikrotwardość i stabilność chemiczną, które mogą wytworzyć funkcję równoważną powłoce kompozytowej TiC 10 A12O3.
Spośród wymienionych wyżej materiałów twardych, istnieją trzy rodzaje mikrotwardości HV, które mogą przekraczać 50 GPa: folia diamentowa, sześcienny azotek boru CBN i azotek węgla.
Wiele odkładania temperatury filmu diamentowego na 600 ℃ 900 ℃ , więc technologia stosowana w osadzaniu filmu diamentowego na powierzchni narzędzi skrawających z węglika spiekanego. Komercjalizacja narzędzia z węglików spiekanych jest wielkim osiągnięciem technologii powlekania w ostatnich latach.
CBN jest drugim po diamentie twardością i przewodnością cieplną, doskonałą stabilnością termiczną, w atmosferze nie jest podgrzewany do tlenku 1000 ℃ . CBN ma ekstremalnie stabilne chemiczne właściwości dla metali ferrytycznych. W przeciwieństwie do diamentu, który nie nadaje się do obróbki stali, CBN może być szeroko stosowany do wykańczania i szlifowania wyrobów stalowych. Oprócz doskonałej odporności na zużycie, powłoka CBN może być stosowana do obróbki stali żaroodpornej, stopu tytanu i stali hartowanej przy stosunkowo wysokiej prędkości skrawania. Można go również stosować do cięcia twardych wałków o wysokiej twardości, karbonizowanych materiałach hartowniczych i stopach metali ciężkich, które są bardzo odporne na zużycie narzędzi. Metody CVD i PVD są stosowane głównie do syntezy cienkich warstw CBN w fazie gazowej o niskim ciśnieniu. CVD obejmuje transport chemiczny PCVD, ogrzewanie wspomagane gorącym drutem PCVD, ECR - CVD, itp. PVD ma reaktywne wiązanie jonowe, reaktywne bezprądowe powlekanie, laserowe osadzanie wspomagane wiązką elektronów i tak dalej. Technologia syntezy CBN wciąż ma wiele do zrobienia w zakresie podstawowych badań i technologii aplikacji, w tym mechanizmu reakcji i procesu tworzenia filmu, diagnostyki plazmowej i spektrometrii masowej, określenia najlepszych warunków procesu, opracowania urządzeń o wysokiej wydajności itp. .
Azotek węgla może mieć twardość równą lub większą niż twardość diamentu. Sukces syntezy azotku węgla jest niezwykłym przykładem inżynierii molekularnej. Jako super twardy materiał oczekuje się, że azotek węgla będzie miał wiele innych cennych właściwości fizycznych i chemicznych.