Trendy w technologii powlekania narzędzi

Pierwszym rynkiem do odkrycia jest rynek powlekania narzędzi. Ulepszanie żywotności narzędzi jest wynikiem kilku ulepszonych funkcjonalności, w zależności od zastosowania narzędzia. Na pozytywny wpływ może mieć twardość, odporność na temperaturę i kontakt między narzędziem a materiałem, który trzeba przyciąć lub uformować. W niektórych przypadkach narzędzia powlekane mogą osiągnąć żywotność narzędzia dziesięciokrotnie dłuższą niż narzędzia niepowlekane. Ważnym trendem, który wpływa na powlekanie narzędzi, jest cięcie lekkich materiałów. W przemyśle motoryzacyjnym wybiera się lekkie materiały ze względu na mniejsze zużycie paliwa i mniejszą emisję CO 2. W rezultacie zyskują na znaczeniu materiały takie jak aluminium, magnez i tworzywa sztuczne wzmocnione węglem. Oprócz zmniejszonej masy, te materiały mają jedną cechę wspólną - mają tendencję do trzymania się narzędzia tnącego, co skutkuje krótszą żywotnością narzędzia. Tendencja ta pobudziła rozwój powłoki DLC, która jest wodorowęglanową powłoką węglową o niskim współczynniku tarcia i niskim współczynniku tarcia.

Crossover Tribological Applications

Jest to praktyczny przykład rozwoju crossover wywodzącego się z tribologii i stosowanego na rynku powlekania narzędzi. W zastosowaniach tribologicznych ta powłoka z węgla wolnego od wodoru (DLC) jest stosowana w celu zmniejszenia zużycia i tarcia. Stosowane w przemyśle narzędziowym powłoki DLC okazały się wyjątkowo przydatne do cięcia lekkich metali i tworzyw sztucznych wzmacnianych włóknami, które mają tendencję do przyklejania się do narzędzia. Powłoka ta-C do narzędzi jest znacznie cieńsza przy typowej grubości warstwy 0,5 μm. Dzięki powłoce DLC żywotność narzędzia może znacznie wzrosnąć. Powłoki osadza się w technologii osadzania łukowego przy użyciu kołowych katod łukowych, co gwarantuje silne przyleganie samej powłoki.

Efektywność kosztowa

W każdej branży efektywność kosztowa jest czynnikiem, który wymaga ciągłej uwagi. Przemysł narzędziowy nie jest wyjątkiem. Koszt powłok narzędziowych stanowi jedynie niewielką część całkowitego kosztu narzędzia, ale ponieważ proces powlekania znajduje się na końcu linii produkcyjnej, bardzo ważne jest, aby powłoka była wysokiej jakości. Dlatego w przypadku powlekania narzędzi, niezawodność jest równie ważna jak koszty. Po opracowaniu nowej technologii łuku kołowego do nakładania powłok azotkowych, firmy będą się koncentrować na tym, aby wiele czynników związanych z kosztami posiadania było wydajniejszych niż kiedykolwiek wcześniej. Charakterystyką będą krótkie czasy wsadowe, wysoka docelowa wydajność i gładkie powłoki, które wymagają minimalnej obróbki końcowej. Zmiana powłok wzorcowych dzieje się teraz, gdy sprawdzona technologia została rozszerzona o wysoce funkcjonalną powłokę AlCrN dla płyt stosowanych w cięciu zębatym.

Zrównoważony rozwój

Świadomość stosowania zrównoważonych metod produkcji staje się coraz bardziej powszechna, także w przemyśle narzędziowym i powiązanych dziedzinach w łańcuchu dostaw. Ważnymi czynnikami są tu przyszły niedobór surowców, zużycie energii, energia odnawialna, toksyczność materiałów i recykling w kręgach biologicznych lub przemysłowych. W przemyśle narzędziowym niektóre odpowiedzi na te wyzwania znajdują się w wyższej prędkości narzędzia i posuwach. Niektóre powlekane narzędzia mogą osiągnąć nie tylko dłuższe długości cięcia, ale także większą głębokość cięcia na kontakt, oszczędzając czas i energię po drodze. Decyduje o szybkości podawania metrów na minutę. Kolejną tendencją, która jest napędzana przez zrównoważony rozwój, a także efektywność kosztową, jest mniejsze zużycie płynów chłodzących. Obróbka na sucho lub smarowanie minimalnej ilości (MQL) są coraz bardziej popularne, co prowadzi do wzrostu temperatury krawędzi skrawających narzędzia, a tym samym do zwiększenia odporności na utlenianie.

Odporność na temperaturę

Trendy w branży narzędziowej są ze sobą powiązane. Trendy dotyczące efektywności kosztowej i świadomości ekologicznej prowadzą do mniejszego zużycia płynów chłodzących, co z kolei prowadzi do wyższych temperatur podczas cięcia. Branża odpowiada za pomocą innego wyboru materiałów składowych i powłok, które są odporne na wysokie temperatury. Materiały składowe, takie jak tytan (Ti) i stopy niklu (Ni) są trudne do cięcia ze względu na ich skłonność do sklejania się i wiązkość, ale powłoka ta-C nie przyniesie tutaj żadnych rozwiązań z powodu maksymalnej temperatury roboczej około 500 ° C. Powłoki azotkowe są zatem lepszym rozwiązaniem. Mogą pracować przy temperaturach roboczych do 1100 ° C lub nawet 1500 ° C (Tabela 1). Opracowano prace ukierunkowane na aplikację w celu dostosowania powłok wykonanych za pomocą technologii łuku kołowego do konkretnych zastosowań, takich jak frezowanie z dużą prędkością i obróbka zgrubna. Do cięcia tytanu powłoka TiAlN wytwarzana w specyficznej technologii łuku kołowego może dać doskonałe wyniki. Ponadto nastąpił rozwój powłok nanokompozytowych zawierających krzem i dostosowanie AlTiN do konkretnych zastosowań.

Wniosek

Trendy na rynku narzędziowym, trybologicznym i dekoracyjnym stwarzają wiele możliwości dla technologii powlekania PVD i PACVD. Wiele prac badawczych i rozwojowych jest wykonywanych przez zespoły składające się z producentów urządzeń do powlekania, uniwersytetów i przemysłu w celu poprawy i optymalizacji powłok. Szczególną uwagę należy poświęcić zwrotom między różnymi rynkami. Doświadczenia z jednej aplikacji mogą dać duży wkład w dalszy rozwój technologii i rozwiązań w zakresie powlekania dla innej aplikacji, czasami na zupełnie innym rynku. Przekierowania mogą znacznie przyspieszyć rozwój.