Cómo seleccionar correctamente el recubrimiento de la herramienta correctamente en el mecanizado para mejorar la vida útil de la herramienta

La tecnología de recubrimiento de superficie de herramienta es una tecnología de modificación de superficie desarrollada en respuesta a la demanda del mercado. Desde su aparición en la década de 1960, esta tecnología se ha utilizado ampliamente en la industria de fabricación de herramientas de corte de metales. Especialmente después del surgimiento de la tecnología de corte de alta velocidad, la tecnología de recubrimiento se ha desarrollado y aplicado rápidamente, y se ha convertido en una de las tecnologías clave de la fabricación de herramientas de corte de alta velocidad. Esta tecnología puede formar una película en la superficie de la herramienta de corte por métodos químicos o físicos, de modo que la herramienta de corte pueda obtener un excelente rendimiento de corte integral, a fin de cumplir con los requisitos de corte de alta velocidad.

En resumen, la tecnología de recubrimiento de superficie de las herramientas de corte tiene las siguientes características:

1. La tecnología de recubrimiento puede mejorar en gran medida la dureza de la superficie de la herramienta sin reducir la resistencia de la herramienta. En la actualidad, la dureza puede alcanzar casi 100 GPa.

2. Con el rápido desarrollo de la tecnología de recubrimiento, la estabilidad química y la resistencia a la oxidación a alta temperatura de las películas se vuelven más prominentes, lo que hace posible el corte a alta velocidad.

3. La película de lubricación tiene un buen rendimiento de lubricación sólida, que puede mejorar efectivamente la calidad del procesamiento y también es adecuada para el corte en seco.

4. La tecnología de recubrimiento, como proceso final de fabricación de herramientas, tiene poco efecto sobre la precisión de la herramienta y puede repetirse.

Beneficios de las herramientas de corte recubiertas: pueden mejorar considerablemente la vida útil de las herramientas de corte; mejorar efectivamente la eficiencia de corte; mejorar significativamente la calidad de la superficie de la pieza de trabajo que se procesa; reducir efectivamente el consumo de materiales de herramientas, reducir los costos de procesamiento; reducir el uso de refrigerante, reducir costos y beneficiar la protección del medio ambiente.

El tratamiento correcto de la superficie de los cortadores circulares pequeños puede mejorar la vida útil de la herramienta, reducir el tiempo del ciclo de procesamiento y mejorar la calidad de la superficie. Sin embargo, puede ser un trabajo confuso y laborioso elegir el recubrimiento de herramienta correcto de acuerdo con los requisitos de procesamiento. Cada recubrimiento tiene ventajas y desventajas en el corte. Si se selecciona un recubrimiento incorrecto, la vida útil de la herramienta puede ser menor que la de las herramientas sin recubrimiento y, a veces, incluso más problemas que antes.

En la actualidad, hay muchos tipos de recubrimientos para herramientas disponibles, incluidos recubrimientos PVD, recubrimientos CVD y recubrimientos compuestos alternativamente recubiertos con PVD y CVD. Estos recubrimientos se pueden obtener fácilmente de fabricantes de herramientas o proveedores de recubrimientos. Este documento presentará algunas propiedades comunes de los recubrimientos de herramientas y algunos esquemas de selección de recubrimientos PVD y CVD comúnmente utilizados. Cada característica del recubrimiento juega un papel importante en determinar qué recubrimiento es más beneficioso para el corte.

Recubrimientos de TiN

TiN es un recubrimiento PVD de uso general, que puede mejorar la dureza de la herramienta y la temperatura de oxidación. El recubrimiento se puede usar para cortar herramientas o para formar herramientas de acero de alta velocidad para obtener un buen efecto de procesamiento.

Recubrimiento de nitruro de cromo (CrN)

El recubrimiento de CrN es el recubrimiento preferido en el procesamiento de tumores de chip debido a su buena resistencia a la adhesión. Con este recubrimiento casi invisible, la maquinabilidad de las herramientas de HSS o de carburo cementado y las herramientas de conformación mejorarán enormemente.

Recubrimiento de diamante

El recubrimiento de diamante CVD puede proporcionar el mejor rendimiento para herramientas de corte de materiales metálicos no ferrosos. Es un recubrimiento ideal para procesar grafito, compuestos de matriz metálica (MMC), aleación de aluminio con alto contenido de silicio y muchos otros materiales altamente abrasivos. Se produce una reacción química que destruye la capa de adhesión entre el recubrimiento y la herramienta de corte.

Equipo de recubrimiento

Los recubrimientos adecuados para fresado duro, roscado y perforación son diferentes y tienen sus propias ocasiones de aplicación específicas. Además, también se pueden usar recubrimientos de capas múltiples. Otros revestimientos están incrustados entre la capa superficial y la matriz de la herramienta, lo que puede mejorar aún más la vida útil de la herramienta.

Recubrimiento de TiC (TiCN)

El elemento de carbono agregado en el recubrimiento de TiCN puede mejorar la dureza de la herramienta y obtener una mejor lubricidad de la superficie. Es un recubrimiento ideal para herramientas de acero de alta velocidad.

Recubrimientos de Nitrógeno-Aluminio-Titanio o Nitrógeno-Titanio-Aluminio (TiAlN / AlTiN)

La capa de alúmina formada en el revestimiento TiAlN / AlTiN puede mejorar efectivamente la vida útil a alta temperatura de las herramientas de corte. El recubrimiento se puede usar para herramientas de corte de carburo cementado, principalmente para corte en seco o semiseco. De acuerdo con la diferente proporción de Al y Ti en el recubrimiento, el recubrimiento AlTiN puede proporcionar una mayor dureza superficial que el recubrimiento TiAlN, por lo que es otra opción de recubrimiento factible en el campo del mecanizado de alta velocidad.

Características de los recubrimientos.

dureza

La alta dureza de la superficie causada por el recubrimiento es una de las mejores formas de mejorar la vida útil de la herramienta. En términos generales, cuanto mayor es la dureza del material o la superficie, mayor es la vida útil de la herramienta. Los recubrimientos de TiCN tienen mayor dureza que los recubrimientos de TiN. Debido al aumento del contenido de carbono, la dureza del recubrimiento de TiCN aumenta en 33%, y el rango de dureza es de aproximadamente Hv3000-4000 (según el fabricante). La aplicación de recubrimientos de diamante CVD con dureza superficial hasta Hv9000 en herramientas de corte ha sido madura. En comparación con las herramientas de corte con recubrimiento PVD, la vida útil de las herramientas de corte con recubrimiento de diamante CVD ha aumentado de 10 a 20 veces. La alta dureza y velocidad de corte de las herramientas con recubrimiento de diamante puede ser 2-3 veces mayor que la de las herramientas sin recubrimiento, lo que las convierte en una buena opción para cortar materiales no ferrosos.

Temperatura de oxidación

La temperatura de oxidación es la temperatura a la cual el recubrimiento comienza a descomponerse. Cuanto mayor es la temperatura de oxidación, más ventajosa es para cortar a alta temperatura. Aunque la dureza a temperatura ambiente de los recubrimientos de TiAlN puede ser inferior a la de los recubrimientos de TiCN, se ha demostrado que los recubrimientos de TiAlN son mucho más efectivos que los recubrimientos de TiCN en el procesamiento a alta temperatura. La razón por la cual el recubrimiento de TiAlN puede mantener su dureza a alta temperatura es que se puede formar una capa de alúmina entre la herramienta y el chip, y la capa de alúmina puede transferir calor desde la herramienta a la pieza de trabajo o al chip. La velocidad de corte de las herramientas de carburo cementado suele ser mayor que la de las herramientas de acero de alta velocidad, lo que hace que el TiAlN sea el recubrimiento preferido para las herramientas de carburo cementado. El recubrimiento PVDTiAlN se usa generalmente para brocas de carburo cementado y fresas de corte.

Molienda

La resistencia al desgaste se refiere a la capacidad del recubrimiento para resistir el desgaste. Aunque la dureza de algunos materiales de la pieza de trabajo puede no ser muy alta, los elementos añadidos en el proceso de producción y el proceso adoptado pueden causar grietas o romos en los bordes de la herramienta.

Lubricacion Superficial

El alto coeficiente de fricción aumentará el calor de corte, lo que acortará la vida útil del recubrimiento e incluso causará fallas. La reducción del coeficiente de fricción puede prolongar considerablemente la vida útil de la herramienta. Las superficies revestidas finas, lisas o con textura regular ayudan a reducir el calor de corte, ya que las superficies lisas permiten que las virutas se deslicen rápidamente de la superficie del rastrillo y reducen la generación de calor. En comparación con las herramientas de corte sin recubrimiento, las herramientas de corte con recubrimiento con una mejor lubricidad de la superficie también se pueden procesar a una velocidad de corte más alta, evitando así la soldadura a alta temperatura con materiales de la pieza de trabajo.

Propiedad antiaglomerante

La resistencia de unión del recubrimiento puede prevenir o reducir la reacción química entre la herramienta y el material que se procesa, y evitar la deposición del material de la pieza de trabajo sobre la herramienta. En el procesamiento de metales no ferrosos (como aluminio, latón, etc.), los cortadores a menudo producen tumores de escombros (BUE), lo que da como resultado la ruptura de la herramienta o el tamaño de la pieza de gran tamaño. Una vez que el material procesado comienza a adherirse a la herramienta, la adherencia continuará expandiéndose. Por ejemplo, cuando la pieza de trabajo de aluminio se procesa con un grifo formado, el aluminio adherente en el grifo aumentará después de que se procese cada orificio y, finalmente, el diámetro del grifo se volverá demasiado grande, lo que provocará el desecho del tamaño de la pieza de trabajo. Los recubrimientos con buena resistencia a la adhesión pueden desempeñar un papel muy bueno incluso en ocasiones de procesamiento donde el rendimiento del refrigerante es bajo o la concentración es insuficiente.

Aplicación de recubrimientos

La implementación de aplicaciones de recubrimientos de alto rendimiento a precio puede depender de muchos factores, pero para cada aplicación de procesamiento específica, generalmente solo hay una o varias opciones de recubrimiento factibles. La selección correcta de los recubrimientos y sus propiedades puede significar que hay una diferencia entre la mejora marcada en el rendimiento del procesamiento y casi ninguna mejora. La profundidad de corte, la velocidad de corte y el refrigerante pueden afectar el efecto de aplicación del recubrimiento de la herramienta.

Debido a que hay muchas variables en el procesamiento de un material de pieza de trabajo, una de las mejores formas de determinar qué revestimiento elegir es mediante un corte de prueba. Los proveedores de recubrimientos están desarrollando continuamente más recubrimientos nuevos para mejorar aún más la alta temperatura, la fricción y la resistencia al desgaste de los recubrimientos.