Razlaga prevlek iz karbidne trdine: vrste, uporaba

Kaj so karbidna rezalna orodja?

Karbidni vložkiso rezalna orodja s karbidom kot glavnim matričnim materialom, ki je običajno sestavljen iz trdih faz, kot je volframov karbid (WC) in kovinskih vezivnih faz, kot je kobalt. Zaradi svoje visoke trdote, odpornosti proti obrabi in toplotne stabilnosti se ploščice iz karbidne trdine pogosto uporabljajo v postopkih obdelave, kot so struženje, rezkanje, vrtanje, vrtanje, rezanje navojev in utorov.

V primerjavi z rezalnimi orodji za hitrorezno jeklo so ploščice iz karbidne trdine na splošno sposobne prenesti višje rezalne hitrosti in imajo zato širši obseg uporabe pri CNC obdelavi, avtomatizirani proizvodnji in masovni proizvodnji.

Učinkovitost sodobnih karbidnih ploščic ni odvisna le od osnovnega materiala. Prevleka na površini vložka vpliva tudi na odpornost proti obrabi, karakteristike trenja, odpornost proti oksidaciji in zmogljivost obdelave pri visokih temperaturah. Izbira ustrezne prevleke na podlagi materiala, ki se obdeluje, hitrosti rezanja, metode obdelave in pogojev hlajenja lahko pomaga, da se ploščica bolje ujema s specifičnim okoljem obdelave.

Običajne ploščice iz karbidne trdine vključujejo ploščice za struženje, rezkalne ploščice, ploščice za navoje, ploščice za utore, rezalne ploščice, vrtalne ploščice in posebne ploščice za posebne materiale in postopke obdelave.

TiN (prevleka iz titanovega nitrida)

TiN (prevleka iz titanovega nitrida) je ena bolj zrelih in pogostih prevlek za orodje, ki ima dobro trdoto, odpornost proti obrabi in vsestranskost. Zaradi značilnega zlatorumenega videza je zelo prepoznaven.

TiN lahko zmanjša trenje in oprijem materiala na površinah orodja, zaradi česar je obetaven kandidat za uporabo pri običajni obdelavi kovin. Za naloge strojne obdelave, kjer sta rezalna temperatura in obremenitev razmeroma nadzorovani, lahko TiN služi kot stroškovno učinkovita možnost osnovne prevleke.

Pogosti veljavni scenariji:

• Strojna obdelava ordinajeklo in nizko legirano jeklo
• Delna obdelava litega železa
• Konvencionalno struženje in rezkanje
• Rezanje s srednjo in nizko hitrostjo
• Naloge strojne obdelave, ki so še posebej pomembne za stroške orodjain vsestranskost

Varnostni ukrepi za uporabo:
TiN na splošno ne deluje tako dobro kot visokotemperaturni premazi, kot sta TiAlN in AlTiN, pri visokih temperaturah. Zato je treba pri obdelovalnih postopkih z visoko hitrostjo, visoko toplotno obremenitvijo ali določenimi visokotemperaturnimi zlitinami upoštevati druge sisteme premazov v povezavi s posebnimi rezalnimi parametri in substratom rezalnega orodja.

TiAlN (prevleka iz titanovega nitrida aluminija)

TiCN (Titanium Nitride Aluminium Coating) vnaša elemente ogljika v TiN, ki običajno kažejo večjo trdoto in odpornost proti obrabi. V primerjavi s TiN je TiCN bolj primeren za scenarije obdelave, ki zahtevajo večjo odpornost proti obrabi.

TiCN se lahko uporablja za določeno vrsto jekla, zlitin in druge obdelave kovin, vendar na njegovo dejansko učinkovitost še vedno vplivajo struktura prevleke, kakovost podlage in parametri obdelave.

Pogosti veljavni scenariji:

• Legirano jeklo injeklo srednje trdote
• Splošno struženje in rezkanje
• Obdelovalne naloge, ki zahtevajo visoko odpornost proti obrabi
• Nekaj ​​scenarijev obdelave polizdelkov
• Proizvodna okolja, ki zahtevajo balamed zmogljivostjo in stroški

Varnostni ukrepi za uporabo:
TiCN ni prevleka, posebej zasnovana za strojno obdelavo pri izjemno visokih temperaturah. Pri obdelavi zlitin z visoko hitrostjo, visoko toplotno obremenitvijo ali visokotemperaturno obdelavo je treba potrebo po prevleki z večjo toplotno stabilnostjo oceniti na podlagi dejanske temperature rezanja in metode obdelave.

AlTiN (prevleka AlTiN)

Prevleke TiAlN (aluminijev titanov nitrid) se običajno uporabljajo v pogojih obdelave pri visokih temperaturah in visokih hitrostih. Dodatek aluminija pomaga prevleki tvoriti zaščitno oksidno plast pri visokih temperaturah, s čimer izboljša odpornost proti oksidaciji in toplotno stabilnost.

Zato se TiAlN pogosto uporablja pri višjih rezalnih hitrostih ali toplotnih obremenitvah kot običajni TiN. Vendar pa je še vedno treba določiti posebno zmogljivost obdelave v povezavi z matriko ploščice, zasnovo rezalnega roba in rezalnimi parametri.

Pogosti veljavni scenariji:

• Legirano jeklopredelava
• Obdelava nerjavnega jekla
• Visokohitrostna CNC obdelava
• Neprekinjeno rezanje
• Obdelovalno okolje z visoko temperaturo rezanja
• Nekaj ​​visokotrdnihss ali materiali, ki jih je težko obdelovati

Varnostni ukrepi za uporabo:
Prednosti TiAlN se kažejo predvsem pri ustreznih pogojih visoke hitrosti in toplotne obremenitve. Pri nizkih hitrostih in lahkih opravilih rezanja uporaba visokozmogljivih premazov morda ne prinese koristi, sorazmerne s stroški.

TiCN (prevleka iz titanovega karbonitrida)

Prevleka TiCN (titanov karbonitrid) je vrsta trde prevleke, ki nastane z vnosom ogljikovih elementov v TiN, ki običajno kaže visoko trdoto in odpornost proti obrabi. V primerjavi s TiN je TiCN primernejši za aplikacije strojne obdelave, ki zahtevajo visoko odpornost proti obrabi, in se zato pogosto uporablja pri obdelavi jekla, legiranega jekla in drugih kovin, kjer je treba nadzorovati obrabo orodja.

Prednosti TiCN so predvsem v visoki površinski trdoti in odpornosti proti obrabi, ni pa le »visokotemperaturni premaz«. Kadar pogoji obdelave vključujejo visoke rezalne hitrosti in znatno rezalno toploto, je treba upoštevati sisteme premazov z močnejšo prilagodljivostjo na visoke temperature, kot sta TiAlN in AlTiN, na podlagi posebnih delovnih pogojev.

Pogosti veljavni scenariji:

• Struženje in rezkanjelegirano jeklo in jeklo srednje trdote
• Poldodelava splošnega jekla
• Neprekinjena obdelava z visokimi zahtevami glede odpornosti proti obrabi
• Delna obdelava kalupov in mehanskih delov
• Proizvodne naloge, ki potrebujejo to uravnotežite življenjsko dobo orodja in stroške obdelave

Varnostni ukrepi za uporabo:
TiCN je bolj primeren za uporabo v pogojih strojne obdelave, kjer je mogoče v celoti izkoristiti njegovo odpornost proti obrabi. Če je hitrost rezanja visoka, temperatura rezanja še naprej narašča ali je obdelovanec material, ki ga je težko obdelati, kot je visokotemperaturna zlitina, je treba ustreznost TiCN oceniti v povezavi s posebnimi pogoji rezanja.

CrN (prevleka iz kromovega nitrida)

CrN (prevleka iz kromovega nitrida) ima dobre lastnosti proti sprijemanju in odpornosti proti koroziji, kar mu daje prednost pri nekaterih predelovalnih aplikacijah, kjer je nagnjen k oprijemu materiala.

Za razliko od premazov, ki zgolj sledijo visokotemperaturnemu delovanju, je vrednost uporabe CrN bolj v nadzorovanju površinskega trenja in oprijema materiala. Zato je pri obdelavi aluminija, bakra in drugih neželeznih kovin mogoče upoštevati CrN ali sorodne premazne sisteme glede na posebne delovne pogoje.

Pogosti veljavni scenariji:

• Aluminijeve zlitine processing
• Predelava bakra in bakrovih zlitin
• Materiali, ki so nagnjeni k oprijemu
• Obdelava z visokimi zahtevami glede kakovosti površine
• Delno mokro rezanje okoljonment

Varnostni ukrepi za uporabo:
Izbira CrN se običajno ne osredotoča na obdelavo pri ekstremnih visokih temperaturah, temveč na oprijem materiala, trenje in nadzor kakovosti površine. Če je material, ki se obdeluje, jeklo visoke trdote, visokotemperaturna zlitina ali podoben material, je treba sistem prevleke ponovno oceniti glede na specifične delovne pogoje.

TiAlN VS AlTiN

TiAlN in AlTiN sta oba nitridna premaza na osnovi aluminija, ki se pogosto uporabljata pri obdelavi z visoko hitrostjo in visoko toplotno obremenitvijo, zato ju je zlahka zamenjati.

Lahko se razlikujejo po elementarnih razmerjih, strukturah prevleke in specifičnih postopkih nanašanja, zato se lahko razlikujejo tudi njihova dejanska trdota, oksidacijska odpornost, toplotna stabilnost in tribološke lastnosti.

Pomembno je omeniti, da AlTiN ni nujno boljši od TiAlN.

Dejanska zmogljivost orodja je odvisna od posebne formulacije premaza, tehnologije nanašanja in substrata vložka. Za isti material obdelovanca lahko različne hitrosti obdelave, pogoji hlajenja in geometrije orodja vodijo tudi do različnih rezultatov izbire premaza.

Zato je pri izbiri TiAlN ali AlTiN razumnejši pristop, da se premaz ujema s posebnimi pogoji obdelave, namesto da preprosto presojamo stopnjo glede na ime premaza.

CVD VS PVD

Poleg samega premaznega materiala vpliva tudi postopek nanašanja na zmogljivost končnega rezalnega orodja. PVD in CVD sta dve pogosti tehnologiji pri premazih karbidnih orodij.

PVD premaz
PVD (fizično naparjanje) se običajno izvaja pri relativno nizkih temperaturah nanašanja, ki lahko tvorijo tanjše nanose in bolje ohranijo ostrino roba orodja.
Prevleke TiN, TiAlN in AlTiN pogosto najdemo v postopkih PVD.
PVD premazi se pogosto uporabljajo pri rezkanju, vrtanju in drugih obdelovalnih aplikacijah, ki zahtevajo ostre rezalne robove, vendar so specifične aplikacije odvisne od formulacije premaza in proizvodnega procesa.

CVD premaz
CVD (kemično naparjevanje) se običajno izvaja pri višjih temperaturah, kar lahko tvori debelejše, večplastne prevlečne strukture in zagotavlja boljšo odpornost proti obrabi.
CVD premazi se običajno uporabljajo pri struženju materialov, kot sta jeklo in lito železo, in so še posebej primerni za neprekinjeno obdelavo, kjer se zahteva visoka odpornost proti obrabi.

Kako izbrati med PVD in CVD?
Med PVD in KVB ni enostavnega razmerja superiornosti ali manjvrednosti.
Če se naloga strojne obdelave bolj osredotoča na ostre rezalne robove, tanke premaze in posebne aplikacije rezkanja ali vrtanja, je mogoče razmisliti o sistemih premazov PVD; če strojna obdelava poudarja odpornost proti obrabi in zmožnost neprekinjenega rezanja, je mogoče razmisliti o sistemih premazov CVD.
Končna izbira mora še vedno temeljiti na kombinaciji dejavnikov, vključno s substratom ploščice, geometrijo ploščice, materialom za obdelavo in rezalnimi parametri.

Primerjava različnih vrst premazov

Med različnimi premazi ni absolutne superiornosti ali manjvrednosti. Dejanska izbira zahteva celovito presojo na podlagi materiala obdelovanca, hitrosti rezanja, metode obdelave, podlage rezalnega orodja in pogojev hlajenja.
 

Kako izbrati pravi premaz za rezalna orodja iz karbidne trdine?

Pri izbiri premaza je priporočljivo upoštevati dejanske pogoje obdelave in ne le primerjati imena premazov.

Material obdelovanca
Različni materiali imajo različne zahteve glede trenja, oprijema in toplotne obremenitve na površini rezalnega orodja.
Rezalno obnašanje jekla, litega železa, nerjavečega jekla, aluminijeve zlitine, titanove zlitine in visokotemperaturne zlitine se bistveno razlikuje, zato je treba izbrati ustrezno podlago in prevleko orodja glede na lastnosti materiala.

Hitrost rezanja
Ko se hitrost rezanja poveča, se v območju konice orodja običajno ustvari več toplote.
Če pogoji obdelave vključujejo hitro rezanje ali obdelavo z visoko toplotno obremenitvijo, se lahko osredotočite na premazne sisteme z dobro toplotno stabilnostjo, kot sta TiAlN in AlTiN.

Metoda obdelave
Struženje, rezkanje, vrtanje, vrezovanje navojev in utorov povzročajo različne obremenitve rezalnega roba ploščice.
Na primer, rezkanje in prekinjeno rezanje imata visoke zahteve glede stanja rezalnega roba in sposobnosti preprečevanja drobljenja, medtem ko se pri neprekinjenem struženju običajno več pozornosti nameni odpornosti proti obrabi in stabilni življenjski dobi orodja.

Hladilni pogoji
Različne metode hlajenja, kot so mokro rezanje, suho rezanje in minimalna količina mazanja, bodo spremenile dejansko toplotno okolje, ki mu je izpostavljeno orodje.
Zato izbire premazov ni mogoče izvesti ločeno od hladilnih pogojev.

Zahteve glede življenjske dobe orodja
Če gre pri obdelavi za množično proizvodnjo, je potrebno paziti na spremembe obrabe in stalnost življenjske dobe rezil skozi celoten cikel obdelave.
Vendar življenjske dobe orodja ne določa le prevleka, temveč tudi kakovost podlage, geometrija ploščice, obdelava robov in rezalni parametri.

Stroški obdelave
Visoko zmogljivi premazi običajno pomenijo višje stroške orodja, vendar to ne pomeni, da so višji stroški vedno boljši.
Za serijsko obdelavo je potrebna celovita primerjava cene rezilnega orodja, časa obdelave na kos, porabe rezilnega orodja in pogostosti menjave orodja, ne pa samo primerjava nabavne cene posameznega rezilnega orodja.

Učinkovitost obdelave zaradi premaza

Nadzor obrabe
Primeren premaz lahko zmanjša stopnjo obrabe površine orodja in pomaga podaljšati učinkovito življenjsko dobo ploščice pod določenimi pogoji obdelave.

Zmanjšajte oprijem materiala
Za materiale, kot sta aluminij in baker, ki so nagnjeni k oprijemu, lahko premazi z ustreznimi površinskimi lastnostmi pomagajo zmanjšati tveganje oprijema materiala in nastajanja robov.

Izboljšajte prilagodljivost obdelave pri visokih temperaturah
Nekateri premazi na osnovi aluminija, kot sta TiAlN in AlTiN, kažejo dobro visokotemperaturno stabilnost in se lahko uporabljajo za obdelavo pri visokih rezalnih hitrostih in toplotnih obremenitvah.

Izboljšajte doslednost obdelave
Ko se prevleka, substrat, geometrija ploščice in rezalni parametri ujemajo, lahko pomaga nadzorovati proces obrabe orodja, s čimer se izboljša doslednost uporabe orodja pri serijski obdelavi.

Nadzor nad skupnimi stroški obdelave
Izbira pravega premaza lahko zmanjša prezgodnje menjave orodij, obrabo orodij in čas neobdelave. Za množično proizvodnjo je treba možnosti prevleke oceniti na podlagi stroškov na enoto, ne le cene enega rezalnega orodja.

Zaključek

Izbira premaza zakarbidni vložkimora temeljiti na dejanskih pogojih obdelave. Material obdelovanca, hitrost rezanja, metoda obdelave, podlaga ploščice, geometrija ploščice in pogoji hlajenja vplivajo na končno zmogljivost ploščice.

Če iščete ploščice iz karbidne trdine za struženje, rezkanje, rezanje navojev, žlebljenje ali druge CNC obdelovalne aplikacije, vam lahko orodje WAT pomaga pri izbiri ustrezne vrste ploščice in sheme prevleke glede na vaše specifične potrebe obdelave.

Obrnite se na WAT ​​Toolda bi razpravljali o vaših potrebah po ploščicah iz karbidne trdine in našli prave rešitve za premaze in ploščice za vašo aplikacijo.