كيفية تحديد طلاء الأداة بشكل صحيح وتحسين عمر الأداة؟

هذه الورقة عبارة عن مقال طويل عن طلاء الأدوات ، والذي يجيب على أربعة أسئلة: ما هي تقنية طلاء سطح الأداة ، وما هي الطلاءات الشائعة الاستخدام ، وما هي خصائص الطلاء ومجالات تطبيق الطلاء. أولئك الذين يتخصصون في الخراطة يواصلون النظر إليها في الماضي.

نظرة عامة على طلاء الأداة

تقنية طلاء سطح الأداة هي تقنية تعديل السطح تم تطويرها وفقًا لطلب السوق. منذ ظهورها في الستينيات ، تم استخدام هذه التكنولوجيا على نطاق واسع في صناعة أدوات قطع المعادن. خاصة بعد ظهور تقنية القطع عالية السرعة ، تم تطوير تكنولوجيا الطلاء وتطبيقها بسرعة ، وأصبحت واحدة من التقنيات الرئيسية لتصنيع أدوات القطع عالية السرعة. تشكل هذه التقنية فيلمًا معينًا على سطح الأداة بالطرق الكيميائية أو الفيزيائية ، بحيث يمكن لأداة القطع الحصول على أداء قطع شامل ممتاز ، وذلك لتلبية متطلبات القطع عالي السرعة.

باختصار ، تتميز تقنية طلاء السطح لأدوات القطع بالخصائص التالية:

1. تكنولوجيا الطلاء يمكنها تحسين صلابة سطح الأداة بشكل كبير بدون تقليل قوة الأداة. في الوقت الحاضر ، يمكن أن تكون الصلابة قريبة من 100GPa ؛

2. مع التطور السريع لتكنولوجيا الطلاء ، أصبح الاستقرار الكيميائي ومقاومة أكسدة درجات الحرارة العالية للفيلم أكثر بروزًا ، مما يجعل المعالجة عالية السرعة ممكنة ؛

3. يتميز فيلم التشحيم بأداء تشحيم صلب جيد ، والذي يمكن أن يحسن بشكل فعال جودة المعالجة ، كما أنه مناسب للقطع الجاف.

4. كعملية نهائية لتصنيع الأدوات ، فإن تكنولوجيا الطلاء لها تأثير ضئيل على دقة الأداة ، ويمكنها تنفيذ عملية طلاء متكررة.

فوائد أدوات القطع المطلية: يمكنها تحسين عمر خدمة أدوات القطع بشكل كبير ؛ تحسين كفاءة القطع بشكل فعال ؛ من الواضح تحسين جودة سطح قطعة العمل المُشكلة ؛ تقليل استهلاك مواد الأداة بشكل فعال وتقليل تكلفة المعالجة ؛ قلل من استخدام المبرد ، وقلل من التكلفة وساعد على حماية البيئة.

يمكن أن تؤدي المعالجة السطحية الصحيحة للأدوات الدائرية الصغيرة إلى تحسين عمر الأداة وتقليل وقت دورة المعالجة وتحسين جودة سطح المعالجة. ومع ذلك ، قد يكون اختيار طلاء الأداة الصحيح وفقًا لاحتياجات المعالجة أمرًا مربكًا وشاقًا. كل طلاء له مزايا وعيوب في القطع. إذا تم تحديد طلاء غير مناسب ، فقد يكون عمر الأداة أقل من عمر الأدوات غير المطلية ، وقد يؤدي في بعض الأحيان إلى مشاكل أكثر مما كانت عليه قبل الطلاء.

في الوقت الحاضر ، هناك العديد من أنواع طلاء الأدوات للاختيار من بينها ، بما في ذلك طلاء PVD وطلاء CVD والطلاء المركب المطلي بالتناوب مع PVD و CVD ، والتي يمكن الحصول عليها بسهولة من مصنعي الأدوات أو موردي الطلاء. ستقدم هذه الورقة بعض الخصائص الشائعة لطلاء الأدوات وبعض خيارات طلاء PVD و CVD الشائعة. تلعب كل خاصية للطلاء دورًا مهمًا للغاية في تحديد الطلاء الأكثر فائدة في المعالجة.

الطلاءات المشتركة

1. طلاء نيتريد التيتانيوم (TIN)

القصدير عبارة عن طلاء PVD عالمي ، يمكنه تحسين صلابة الأداة ودرجة حرارة الأكسدة العالية. يمكن استخدام الطلاء لأدوات القطع الفولاذية عالية السرعة أو أدوات التشكيل للحصول على نتائج تصنيع جيدة.

2. طلاء نيتريد الكروم (CRN)

يتميز طلاء CrN بمقاومة جيدة للالتصاق ، مما يجعله الخيار الأول في معالجة تراكم الرقائق. بعد طلاء هذا الطلاء غير المرئي تقريبًا ، سيتم تحسين قابلية التشغيل الآلي للأدوات الفولاذية عالية السرعة أو أدوات وأدوات التشكيل المصنوعة من الكربيد الأسمنتي بشكل كبير.

3. طلاء الماس

يمكن أن يوفر طلاء الماس CVD أفضل أداء لأدوات معالجة المواد المعدنية غير الحديدية. إنه طلاء مثالي لمعالجة الجرافيت ومركبات المصفوفة المعدنية (MMC) وسبائك الألومنيوم عالية السليكون والعديد من المواد الكاشطة الأخرى (ملاحظة: لا يمكن استخدام الأدوات المطلية بالماس النقي لمعالجة الأجزاء الفولاذية ، لأن كمية كبيرة من حرارة القطع ستكون الناتجة عند معالجة الأجزاء الفولاذية ، مما يؤدي إلى تفاعلات كيميائية ، إتلاف الطبقة اللاصقة بين الطلاء والأداة).

4. معدات طلاء

تختلف الطلاءات المناسبة للطحن الثقيل والتنصت والحفر ، ولها مناسبات تطبيق خاصة بها. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن استخدام الطلاءات متعددة الطبقات ، ويتم دمج الطلاءات الأخرى بين الطبقة السطحية ومصفوفة الأداة ، والتي يمكن أن تزيد من تحسين عمر خدمة الأداة.

5. طلاء كربيد نيتريد التيتانيوم (TiCN)

يمكن لعنصر الكربون المضاف في طلاء TiCN تحسين صلابة الأداة والحصول على تشحيم أفضل للسطح. إنه طلاء مثالي لأدوات الفولاذ عالية السرعة.

6. طلاء ألومنيوم نيتروجين أو تيتانيوم أو نيتروجين تيتانيوم طلاء (TiAlN / AlTiN)

يمكن لطبقة الألومينا المتكونة في طلاء TiAlN / AlTiN أن تحسن بشكل فعال من عمر المعالجة بدرجة الحرارة العالية لأدوات القطع. يمكن استخدام الطلاء لأدوات كربيد الأسمنت المستخدمة بشكل أساسي للقطع الجاف أو شبه الجاف. وفقًا للنسبة المختلفة من الألومنيوم والتيتانيوم في الطلاء ، يمكن أن يوفر طلاء AlTiN صلابة سطح أعلى من طلاء TiAlN ، لذلك فهو خيار طلاء آخر ممكن في مجال المعالجة عالية السرعة.

خصائص الطلاء

1. صلابة

تعتبر صلابة السطح العالية الناتجة عن الطلاء من أفضل الطرق لتحسين عمر الأداة. بشكل عام ، كلما زادت صلابة المادة أو السطح ، زادت مدة خدمة الأداة. طلاء كربيد نيتريد التيتانيوم (TiCN) له صلابة أعلى من طلاء نيتريد التيتانيوم (TIN). نظرًا لزيادة محتوى الكربون ، تزداد صلابة طلاء TiCN بمقدار 33% ، ويبلغ مدى تباين الصلابة حوالي hv3000 ~ 4000 (اعتمادًا على الشركة المصنعة). كان تطبيق طلاء الماس CVD مع صلابة السطح حتى hv9000 في أدوات القطع ناضجًا نسبيًا. بالمقارنة مع الأدوات المطلية بـ PVD ، فإن عمر خدمة الأدوات المطلية بالماس CVD يزداد بمقدار 10 ~ 20 مرة. يمكن أن تكون الصلابة العالية وسرعة القطع لطلاء الماس أعلى بمقدار 2 ~ 3 مرات من الأدوات غير المطلية ، مما يجعلها خيارًا جيدًا لقطع المواد غير الحديدية.

2. درجة حرارة الأكسدة

تشير درجة حرارة الأكسدة إلى درجة الحرارة التي يبدأ عندها الطلاء في التحلل. كلما ارتفعت درجة حرارة الأكسدة ، كلما كانت أكثر ملاءمة للقطع عند درجة حرارة عالية. على الرغم من أن صلابة درجة حرارة الغرفة لطلاء TiAlN قد تكون أقل من صلابة طلاء TiCN ، فقد ثبت أنه أكثر فعالية بكثير من TiCN في معالجة درجة الحرارة العالية. السبب الذي يجعل طلاء TiAlN يحافظ على صلابته عند درجة حرارة عالية هو أنه يمكن أن يشكل طبقة من أكسيد الألومنيوم بين الأداة والرقاقة ، والتي يمكن أن تنقل الحرارة من الأداة إلى قطعة العمل أو الرقاقة. بالمقارنة مع أدوات الصلب عالية السرعة ، عادة ما تكون سرعة القطع لأدوات كربيد الأسمنت أعلى ، مما يجعل TiAlN الطلاء المفضل لأدوات الكربيد الأسمنتية. عادة ما يتم استخدام طلاء pvdtialn هذا في مثقاب كربيد الأسمنت وطواحين النهاية

3. مقاومة التآكل

تشير مقاومة التآكل إلى قدرة الطلاء على مقاومة التآكل. على الرغم من أن صلابة بعض مواد قطع العمل قد لا تكون عالية جدًا ، إلا أن العناصر المضافة والعملية المعتمدة في عملية الإنتاج قد تتسبب في تكسير حافة القطع للأداة أو تكسيرها.

4. تشحيم السطح

معامل الاحتكاك العالي سيزيد من حرارة القطع ، مما يؤدي إلى تقصير عمر الطلاء وحتى الفشل. يمكن أن يؤدي تقليل معامل الاحتكاك إلى إطالة عمر الأداة بشكل كبير. يساعد سطح الطلاء الناعم والناعم أو الملمس العادي على تقليل حرارة القطع ، لأن السطح الأملس يمكن أن ينزلق بسرعة الرقائق بعيدًا عن وجه أشعل النار ويقلل من توليد الحرارة. بالمقارنة مع الأدوات غير المطلية ، يمكن أيضًا معالجة الأدوات المطلية ذات التشحيم الأفضل للسطح بسرعة قطع أعلى ، وذلك لتفادي اللحام بالانصهار بدرجة حرارة عالية بمواد قطع العمل.

5. مقاومة التصاق

يمكن أن يمنع الالتصاق المضاد للطلاء أو يقلل من التفاعل الكيميائي بين الأداة والمواد المعالجة وتجنب ترسب مادة قطعة العمل على الأداة. عند معالجة المعادن غير الحديدية (مثل الألومنيوم ، والنحاس الأصفر ، وما إلى ذلك) ، غالبًا ما يحدث تراكم الرقائق (bue) على الأداة ، مما يؤدي إلى انهيار حافة الأداة أو حجم قطعة العمل خارج نطاق التسامح. بمجرد أن تبدأ المادة المعالجة في الالتصاق بالأداة ، سيستمر الالتصاق في التوسع. على سبيل المثال ، عند معالجة قطعة العمل المصنوعة من الألومنيوم باستخدام صنبور التشكيل ، سيزداد الألمنيوم الملتصق بالصنبور بعد معالجة كل ثقب ، وفي النهاية سيصبح قطر الصنبور كبيرًا جدًا ، مما يؤدي إلى زيادة التسامح والتخلص من حجم قطعة العمل. يمكن أن تلعب الطلاءات ذات المقاومة الجيدة للالتصاق دورًا جيدًا حتى في حالات المعالجة ذات الأداء الضعيف لسائل التبريد أو التركيز غير الكافي.

تطبيق الطلاءات

قد يعتمد تحقيق التطبيق الفعال من حيث التكلفة للطلاء على العديد من العوامل ، ولكن عادة ما يكون هناك خيار واحد فقط أو عدة خيارات طلاء مجدية لكل تطبيق معالجة محدد. سواء تم اختيار الطلاء وخصائصه بشكل صحيح قد يعني الفرق بين تحسن كبير وتقريبًا عدم وجود تحسن في قابلية المعالجة. قد يؤثر عمق القطع وسرعة القطع والمبرد على تأثير تطبيق طلاء الأداة.

نظرًا لوجود العديد من المتغيرات في معالجة مادة قطعة العمل ، فإن أفضل الطرق لتحديد الطلاء الذي يجب اختياره هو من خلال القطع التجريبي. يعمل موردو الطلاء باستمرار على تطوير المزيد من الطلاءات الجديدة لزيادة تحسين مقاومة درجات الحرارة العالية ومقاومة الاحتكاك ومقاومة التآكل للطلاءات. من الجيد دائمًا العمل مع الشركات المصنعة للطلاء (الأدوات) للتحقق من تطبيق أحدث وأفضل أدوات الطلاء في المعالجة.