كيفية تحديد طلاء الأداة بشكل صحيح في الآلات لتحسين عمر الأداة

تكنولوجيا طلاء الأسطح عبارة عن تقنية تعديل السطح تم تطويرها استجابة لطلب السوق. منذ ظهورها في الستينيات ، تم استخدام هذه التقنية على نطاق واسع في صناعة تصنيع أدوات قطع المعادن. خاصة بعد ظهور تكنولوجيا القطع عالية السرعة ، تم تطوير وتطبيق تقنية الطلاء بسرعة ، وأصبحت واحدة من التقنيات الرئيسية لتصنيع أدوات القطع عالية السرعة. يمكن لهذه التقنية أن تشكل طبقة على سطح أداة القطع بالطرق الكيميائية أو الفيزيائية ، بحيث يمكن لأداة القطع الحصول على أداء قطع شامل ممتاز ، وذلك لتلبية متطلبات القطع عالي السرعة.

باختصار ، تتميز تقنية الطلاء السطحي لأدوات القطع بالخصائص التالية:

1. يمكن لتقنية الطلاء أن تحسن بشكل كبير من صلابة السطح دون تقليل قوة الأداة. في الوقت الحاضر ، يمكن أن تصل الصلابة إلى ما يقرب من 100 جيجا باسكال.

2. مع التطور السريع لتقنية الطلاء ، يصبح الاستقرار الكيميائي ومقاومة الأكسدة العالية للحرارة أكثر وضوحًا ، مما يجعل القطع عالي السرعة ممكنًا.

3. فيلم التشحيم لديه أداء تزييت صلب جيد ، والذي يمكن أن يحسن بشكل فعال جودة المعالجة ومناسب أيضا للقطع الجاف.

4. تكنولوجيا الطلاء ، كعملية نهائية لتصنيع الأدوات ، لها تأثير ضئيل على دقة الأداة ويمكن تكرارها.

فوائد أدوات القطع المغلفة: يمكن أن تحسن بشكل كبير من عمر أدوات القطع ؛ تحسين كفاءة القطع بفعالية ؛ تحسين جودة سطح الشغل الذي يتم معالجته بشكل كبير ؛ تقليل استهلاك مواد الأدوات بشكل فعال ، وخفض تكاليف المعالجة ؛ تقليل استخدام المبرد ، وخفض التكاليف ، والاستفادة من حماية البيئة.

يمكن أن تؤدي المعالجة السطحية الصحيحة للقواطع الدائرية الصغيرة إلى تحسين عمر الأداة وتقليل وقت دورة المعالجة وتحسين جودة السطح. ومع ذلك ، قد يكون اختيار طلاء الأدوات الصحيح وفقًا لمتطلبات المعالجة مهمة مربكة وشاقة. كل طلاء له مزايا وعيوب في كل من القطع. إذا تم اختيار طلاء غير لائق ، فقد يكون عمر الأداة أقل من عمر الأدوات غير المطلية ، وأحيانًا مشاكل أكثر من ذي قبل.

في الوقت الحاضر ، هناك العديد من أنواع طلاء الأدوات المتاحة ، بما في ذلك طلاء PVD وطلاء CVD وطلاء مركب مغلف بالتناوب مع PVD و CVD. يمكن الحصول على هذه الطلاءات بسهولة من مصنعي الأدوات أو موردي الطلاء. ستقدم هذه الورقة بعض الخصائص الشائعة لطلاء الأدوات وبعض مخططات اختيار طلاء PVD و CVD شائعة الاستخدام. تلعب كل خاصية من خصائص الطلاء دورًا مهمًا في تحديد الطلاء الأكثر فائدة للقطع.

طلاءات TiN

TiN هو طلاء PVD للأغراض العامة ، والذي يمكن أن يحسن صلابة الأداة ودرجة حرارة الأكسدة. يمكن استخدام الطلاء لقطع الأدوات أو تشكيل أدوات من الفولاذ عالي السرعة للحصول على تأثير معالجة جيد.

طلاء نيتريد الكروم (CrN)

طلاء CrN هو الطلاء المفضل في معالجة أورام الرقائق بسبب مقاومتها الجيدة للالتصاق. مع هذا الطلاء غير المرئي تقريبًا ، سيتم تحسين قابلية تشغيل أدوات HSS أو أدوات تشكيل الكربيد وأدوات التشكيل.

طلاء الماس

يمكن أن يوفر طلاء الماس CVD أفضل أداء لأدوات القطع من المواد المعدنية غير الحديدية. إنه طلاء مثالي لمعالجة الجرافيت ، ومكونات مصفوفة المعادن (MMC) ، وسبائك الألومنيوم عالية السليكون والعديد من المواد الكاشطة العالية الأخرى. يحدث تفاعل كيميائي يدمر طبقة الالتصاق بين الطلاء وأداة القطع.

معدات طلاء

الطلاءات المناسبة للطحن الصلب والتنصت والحفر مختلفة ولها مناسبات تطبيق خاصة بها. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أيضًا استخدام الطلاء متعدد الطبقات. يتم تضمين الطلاء الآخر بين الطبقة السطحية ومصفوفة الأداة ، والتي يمكن أن تحسن من عمر الخدمة للأداة.

طلاء TiC (TiCN)

يمكن لعنصر الكربون المضاف في طلاء TiCN أن يحسن صلابة الأداة ويحصل على تزييت سطح أفضل. إنه طلاء مثالي للأدوات الفولاذية عالية السرعة.

طلاء النيتروجين - الألمنيوم - التيتانيوم أو النيتروجين - التيتانيوم - الألمنيوم (TiAlN / AlTiN)

يمكن لطبقة الألومينا المكونة في طلاء TiAlN / AlTiN أن تحسن بشكل فعال من عمر العمل في درجات الحرارة العالية لأدوات القطع. يمكن استخدام الطلاء لأدوات قطع الكربيد الأسمنتية المستخدمة بشكل أساسي للقطع الجاف أو شبه الجاف. وفقًا للنسبة المختلفة من Al و Ti في الطلاء ، يمكن لطلاء AlTiN أن يوفر صلابة سطحية أعلى من طلاء TiAlN ، لذلك فهو خيار طلاء عملي آخر في مجال المعالجة عالية السرعة.

خصائص الطلاء

صلابة

تعد صلابة السطح العالية التي يسببها الطلاء إحدى أفضل الطرق لتحسين عمر الأداة. بشكل عام ، كلما زادت صلابة المادة أو السطح ، زاد عمر الأداة. طلاءات TiCN لها صلابة أعلى من طلاءات TiN. نظرًا لزيادة محتوى الكربون ، تزداد صلابة طلاء TiCN بمقدار 33% ، ويبلغ مدى الصلابة حوالي Hv3000-4000 (اعتمادًا على الشركة المصنعة). تطبيق طلاء الماس CVD مع صلابة السطح حتى Hv9000 على أدوات القطع كان ناضجًا. بالمقارنة مع أدوات القطع المطلية بـ PVD ، فقد زاد عمر أدوات القطع المطلية بالماس CVD بنسبة 10-20 مرة. يمكن أن تكون الصلابة العالية وسرعة القطع للأدوات المطلية بالماس أعلى 2-3 مرات من الأدوات غير المطلية ، مما يجعلها خيارًا جيدًا لقطع المواد غير الحديدية.

درجة حرارة الأكسدة

درجة حرارة الأكسدة هي درجة الحرارة التي يبدأ فيها الطلاء بالتحلل. كلما ارتفعت درجة حرارة الأكسدة ، كلما كانت أكثر فائدة للقطع عند درجة حرارة عالية. على الرغم من أن صلابة درجة حرارة الغرفة لطلاء TiAlN قد تكون أقل من تلك الخاصة بطلاء TiCN ، فقد ثبت أن طلاء TiAlN أكثر فعالية من طلاء TiCN في المعالجة في درجات الحرارة العالية. السبب في أن طلاء TiAlN يمكن أن يحافظ على صلابته في درجة حرارة عالية هو أنه يمكن تشكيل طبقة من الألومينا بين الأداة والشريحة ، ويمكن لطبقة الألومينا نقل الحرارة من الأداة إلى قطعة العمل أو الرقاقة. عادة ما تكون سرعة قطع أدوات الكربيد الأسمنتي أعلى من سرعة أدوات الفولاذ عالية السرعة ، مما يجعل TiAlN الطلاء المفضل لأدوات كربيد الأسمنت. عادة ما يتم استخدام طلاء PVDTiAlN في تدريبات كربيد الأسمنت وقواطع الطحن النهائي.

قابلية الطحن

تشير مقاومة التآكل إلى قدرة الطلاء على مقاومة التآكل. على الرغم من أن صلابة بعض مواد الشغل قد لا تكون عالية جدًا ، إلا أن العناصر المضافة في عملية الإنتاج والعملية المعتمدة قد تتسبب في حدوث تشقق أو حادة في الأدوات.

تزييت السطح

سيزيد معامل الاحتكاك العالي من حرارة القطع ، مما سيقصر من عمر الطلاء ويسبب الفشل. يمكن أن يؤدي تقليل معامل الاحتكاك إلى إطالة عمر الأداة بشكل كبير. تساعد الأسطح المطلية الناعمة أو الملساء أو المنتظمة على تقليل حرارة القطع ، لأن الأسطح الملساء تسمح للرقائق بالانزلاق بسرعة عن سطح المدخنة وتقليل توليد الحرارة. بالمقارنة مع أدوات القطع غير المطلية ، يمكن أيضًا معالجة أدوات القطع المطلية مع تزييت سطح أفضل بسرعة قطع أعلى ، وبالتالي تجنب اللحام بدرجة الحرارة العالية بمواد قطع العمل.

خاصية مكافحة التكتل

يمكن أن تمنع مقاومة الترابط للطلاء أو تقلل التفاعل الكيميائي بين الأداة والمواد التي تتم معالجتها ، وتجنب ترسب مادة قطعة العمل على الأداة. في معالجة المعادن غير الحديدية (مثل الألمنيوم والنحاس وغيرها) ، غالبًا ما تنتج القواطع أورام الحطام (BUE) ، مما يؤدي إلى انهيار الأداة أو حجم قطعة العمل كبيرة الحجم. بمجرد أن تبدأ المادة المعالجة في الالتزام بالأداة ، سيستمر التمدد في التوسع. على سبيل المثال ، عندما تتم معالجة قطعة عمل الألمنيوم بصنبور مشكل ، سيزداد الألمنيوم الملتصق على الصنبور بعد معالجة كل فتحة ، وفي النهاية سيصبح قطر الصنبور كبيرًا جدًا ، مما يؤدي إلى خردة حجم قطعة العمل. يمكن أن تلعب الطلاء ذات مقاومة التصاق جيدة دورًا جيدًا للغاية حتى في مناسبات المعالجة حيث يكون أداء المبرد ضعيفًا أو يكون التركيز غير كافٍ.

تطبيق الطلاء

قد يعتمد تنفيذ تطبيقات الطلاء عالية الأداء على السعر على العديد من العوامل ، ولكن لكل تطبيق معالجة محدد ، عادة ما يكون هناك خيار واحد أو أكثر من خيارات الطلاء الممكنة. قد يعني الاختيار الصحيح للطلاء وخصائصه أن هناك فرقًا بين التحسن الملحوظ في أداء المعالجة وعدم التحسين تقريبًا. قد يؤثر عمق القطع وسرعة القطع والمبرد على تأثير تطبيق طلاء الأداة.

نظرًا لوجود العديد من المتغيرات في معالجة مادة الشغل ، فإن إحدى أفضل الطرق لتحديد الطلاء الذي يجب اختياره هي من خلال القطع التجريبي. يقوم موردو الطلاء باستمرار بتطوير المزيد من الطلاءات الجديدة لتحسين درجة الحرارة العالية والاحتكاك ومقاومة التآكل للطلاءات.