La tecnología de recubrimiento y el conocimiento de recubrimiento de herramientas que debe conocer

En esta herramienta semanal, nos enfocamos en el conocimiento del recubrimiento de herramientas de carburo. Bienvenido a navegar por las herramientas de recubrimiento de nuestra empresa.

Tipo de recubrimiento

Nitruro de titanio (TiCN)

La dureza del recubrimiento es mayor que la del recubrimiento TiN. Debido al aumento del contenido de carbono, la dureza del recubrimiento de TiCN aumenta en 33% y su rango de dureza es aproximadamente hv3000-4000 (según el fabricante).

Recubrimiento de diamante CVD

En comparación con las herramientas recubiertas de PVD, la vida útil de las herramientas recubiertas de diamante CVD aumenta entre 10 y 20 veces. La alta dureza de las herramientas recubiertas de diamante hace que la velocidad de corte sea 2 o 3 veces mayor que la de las herramientas sin recubrimiento. La temperatura de oxidación del diamante CVD se refiere al valor de temperatura cuando el recubrimiento comienza a descomponerse. Cuanto más alta es la temperatura de oxidación, más favorable es para cortar a alta temperatura.

Aunque la dureza del recubrimiento de TiAlN a temperatura ambiente puede ser menor que la del recubrimiento de TiCN, se ha demostrado que el recubrimiento de TiAlN es mucho más efectivo que el recubrimiento de TiCN a alta temperatura. La razón por la que el recubrimiento de TiAlN puede mantener su dureza a altas temperaturas es que puede formar una capa de alúmina entre la herramienta y la viruta, que puede transferir calor de la herramienta a la pieza de trabajo o la viruta.

En comparación con las herramientas de acero de alta velocidad, la velocidad de corte de las herramientas de carburo cementado suele ser mayor, lo que convierte al TiAlN en el recubrimiento preferido para las herramientas de carburo cementado. Las herramientas de piedra recubiertas de pvdtialn se utilizan generalmente para brocas de carburo cementado y fresas de extremo como una buena opción para cortar materiales no ferrosos y no metálicos.

El material de película dura en la superficie de la herramienta tiene los siguientes requisitos

① Alta dureza y buena resistencia al desgaste;

② Propiedad química estable, sin reacción química con el material de la pieza de trabajo;

③ Resistente al calor y resistente a la oxidación, bajo coeficiente de fricción, adhesión firme con la matriz, etc. Es difícil que el material de un solo recubrimiento cumpla con los requisitos técnicos anteriores.

El desarrollo de materiales de recubrimiento ha pasado por las etapas de desarrollo del recubrimiento compuesto tic-a12o3-TiN, TiCN, TiAlN y otros recubrimientos compuestos de componentes múltiples a partir del recubrimiento TiN único original y el recubrimiento TiC. Ahora, los materiales de película compuesta de múltiples componentes, como TiN / NbN, TiN / CN, etc., se han desarrollado recientemente, lo que mejora en gran medida el rendimiento del recubrimiento de herramientas.

Los criterios de selección del material de revestimiento.

En el proceso de fabricación de herramientas de corte recubiertas, generalmente se selecciona de acuerdo con la dureza, la resistencia al desgaste, la resistencia a la oxidación a alta temperatura, la lubricidad y la resistencia a la adhesión del recubrimiento, entre las cuales la oxidación del recubrimiento es la más directamente relacionada con la temperatura de corte. .

La temperatura de oxidación se refiere al valor de temperatura cuando el recubrimiento comienza a descomponerse. Cuanto mayor sea el valor de la temperatura de oxidación, más favorable será para el corte a alta temperatura. Aunque la dureza del recubrimiento de TiAlN a temperatura ambiente puede ser menor que la del recubrimiento de TiCN, se ha demostrado que el recubrimiento de TiAlN es mucho más efectivo que el recubrimiento de TiCN a alta temperatura.

La razón por la que el recubrimiento de TiAlN puede mantener su dureza a altas temperaturas es que puede formar una capa de alúmina entre la herramienta y la viruta, que puede transferir calor de la herramienta a la pieza de trabajo o la viruta. En comparación con las herramientas de acero de alta velocidad, la velocidad de corte de las herramientas de carburo cementado suele ser mayor, lo que convierte al TiAlN en el revestimiento preferido de las herramientas de carburo cementado. Las fresas y las brocas de carburo cementado suelen utilizar este recubrimiento PVD TiAlN.

Desde la perspectiva de la tecnología de aplicación: además de la temperatura de corte, la profundidad de corte, la velocidad de corte y el refrigerante pueden afectar el efecto de aplicación del recubrimiento de la herramienta.

Desarrollo de materiales de revestimiento comunes

TiN is the most mature and widely used hard coating material. At present, the use rate of TiN coated high-speed steel tools in developed countries has accounted for 50% – 70% of high-speed steel tools, and the use rate of some complex tools that can not be reground has exceeded 90%.

Debido a los altos requisitos técnicos de las modernas herramientas de corte de metal, el recubrimiento de TiN es cada vez más incapaz de adaptarse. El recubrimiento de TiN tiene poca resistencia a la oxidación. Cuando la temperatura alcanza los 500 ℃, la película obviamente se oxida y se desgasta, y su dureza no puede satisfacer las necesidades. TIC tiene mayor microdureza, por lo que el material tiene mejor resistencia al desgaste. Al mismo tiempo, tiene una firme adherencia con el sustrato. En la preparación de revestimientos multicapa resistentes al desgaste, el tic se utiliza a menudo como película subyacente en contacto con el sustrato. Es un material de recubrimiento muy común en las herramientas de recubrimiento.

Con el desarrollo de TiCN y TiAlN, se mejoró el rendimiento de las herramientas recubiertas. TiCN puede reducir la tensión interna del revestimiento, mejorar la tenacidad del revestimiento, aumentar el espesor del revestimiento, evitar la propagación de grietas y reducir el colapso del filo de corte. Cuando TiCN se establece como la principal capa resistente al desgaste de las herramientas recubiertas, la vida útil de la herramienta puede mejorar significativamente.

TiAlN tiene buena estabilidad química, resistencia a la oxidación y resistencia al desgaste. Al procesar acero de alta aleación, acero inoxidable, aleación de qinaloy y aleación de níquel, su vida útil es de 3 a 4 veces más larga que la de las herramientas recubiertas de TiN. Si hay una alta concentración de Al en el recubrimiento de TiAlN, se formará una capa delgada de A12O3 no conforme en la superficie del recubrimiento durante el corte, formando una película protectora dura e inerte. La herramienta recubierta se puede usar de manera más efectiva en cortes de alta velocidad. El ticno de carburo de nitrógeno de titanio dopado con oxígeno tiene una alta microdureza y estabilidad química, lo que puede producir el mismo efecto que el revestimiento compuesto tic deca12o3. Wechat para procesamiento de metales, buen contenido, digno de atención.

Entre los materiales de película dura mencionados anteriormente, hay tres tipos cuya microdureza HV puede superar los 50 gpa: película de diamante, CBN y nitruro de carbono.

Many diamond films are required to be deposited at 600 ℃ – 900 ℃, so this technology is often used to deposit diamond films on the surface of cemented carbide tools. The commercialization of diamond carbide tools is a great achievement of coating technology in recent years.

El CBN es superado solo por el diamante en dureza y conductividad térmica. Tiene una excelente estabilidad térmica y no se oxida cuando se calienta a 1000 ℃. CBN tiene propiedades químicas muy estables para metales ferrosos. A diferencia del diamante, el CBN no es adecuado para el procesamiento de acero. Puede ser ampliamente utilizado en el acabado y pulido de productos de acero.

Además de su excelente resistencia al desgaste, el recubrimiento de CBN también puede procesar acero resistente al calor, aleación de titanio y acero templado a una velocidad de corte bastante alta. También puede cortar rollos duros y fríos con alta dureza, materiales templados dopados con carbono y aleaciones de Si Al con un desgaste de herramienta muy importante. CVD y PVD son los principales métodos para sintetizar películas de CBN en fase gaseosa a baja presión. CVD incluye PCVD de transporte químico, PCVD de calentamiento asistido por hilo caliente, ECR-CVD, etc.; PVD incluye el revestimiento con haz de iones reactivos, la evaporación reactiva activa, la deposición asistida por láser, etc. Todavía queda mucho trabajo por hacer en la investigación básica y la aplicación de la tecnología de síntesis de CBN, incluido el mecanismo de reacción y el proceso de formación de película, el diagnóstico de plasma y análisis de espectrometría de masas, determinación de las mejores condiciones de proceso, desarrollo de equipos de alta eficiencia, etc.

El nitruro de carbono puede tener una dureza igual o superior a la del diamante. El éxito de la síntesis de nitruro de carbono es un ejemplo sobresaliente de ingeniería molecular. Como material súper duro, se espera que el nitruro de carbono tenga muchas otras propiedades físicas y químicas valiosas, y el estudio del cloruro de carbono se ha convertido en un tema candente en el campo de la ciencia de materiales en el mundo.