Comment sélectionner correctement le revêtement d'outil lors de l'usinage pour améliorer la durée de vie de l'outil

La technologie de revêtement de surface d'outils est une technologie de modification de surface développée en réponse à la demande du marché. Depuis son apparition dans les années 1960, cette technologie a été largement utilisée dans l'industrie de fabrication d'outils de coupe en métal. Surtout après l'émergence de la technologie de coupe à grande vitesse, la technologie de revêtement a été rapidement développée et appliquée, et est devenue l'une des technologies clés de la fabrication d'outils de coupe à grande vitesse. Cette technologie peut former un film à la surface de l'outil de coupe par des méthodes chimiques ou physiques, de sorte que l'outil de coupe peut obtenir d'excellentes performances de coupe complètes, de manière à répondre aux exigences de la coupe à grande vitesse.

En résumé, la technologie de revêtement de surface des outils de coupe présente les caractéristiques suivantes:

1. La technologie de revêtement peut améliorer considérablement la dureté de surface de l'outil sans réduire la résistance de l'outil. À l'heure actuelle, la dureté peut atteindre près de 100 GPa.

2. Avec le développement rapide de la technologie de revêtement, la stabilité chimique et la résistance à l'oxydation à haute température des films deviennent plus importantes, ce qui permet une découpe à grande vitesse.

3. Le film de lubrification a de bonnes performances de lubrification solide, ce qui peut améliorer efficacement la qualité de traitement et convient également à la coupe à sec.

4. La technologie de revêtement, en tant que processus final de fabrication d'outils, a peu d'effet sur la précision des outils et peut être répétée.

Avantages des outils de coupe revêtus: peut considérablement améliorer la durée de vie des outils de coupe; améliorer efficacement l'efficacité de coupe; améliorer de manière significative la qualité de surface de la pièce en cours de traitement; réduire efficacement la consommation de matériaux d'outils, réduire les coûts de traitement; réduire l'utilisation de liquide de refroidissement, réduire les coûts et bénéficier de la protection de l'environnement.

Un traitement de surface correct des petites fraises circulaires peut améliorer la durée de vie de l'outil, réduire le temps de cycle de traitement et améliorer la qualité de la surface. Cependant, il peut être difficile et difficile de choisir le revêtement d'outil approprié en fonction des exigences de traitement. Chaque revêtement présente à la fois des avantages et des inconvénients lors de la découpe. Si un revêtement inapproprié est sélectionné, la durée de vie de l'outil peut être inférieure à celle des outils non revêtus, et parfois même plus de problèmes qu'auparavant.

À l'heure actuelle, il existe de nombreux types de revêtements d'outils, y compris des revêtements PVD, des revêtements CVD et des revêtements composites revêtus alternativement de PVD et de CVD. Ces revêtements peuvent être facilement obtenus auprès des fabricants d'outils ou des fournisseurs de revêtements. Cet article présentera certaines propriétés communes des revêtements d'outils et quelques schémas de sélection de revêtements PVD et CVD couramment utilisés. Chaque caractéristique du revêtement joue un rôle important dans la détermination du revêtement le plus avantageux pour la découpe.

Revêtements TiN

TiN est un revêtement PVD à usage général, qui peut améliorer la dureté de l'outil et la température d'oxydation. Le revêtement peut être utilisé pour couper des outils ou former des outils en acier rapide pour obtenir un bon effet de traitement.

Revêtement de nitrure de chrome (CrN)

Le revêtement CrN est le revêtement préféré dans le traitement des tumeurs à copeaux en raison de sa bonne résistance à l'adhérence. Avec ce revêtement presque invisible, l'usinabilité des outils en HSS ou en carbure cémenté et des outils de formage sera grandement améliorée.

Revêtement diamant

Le revêtement diamant CVD peut fournir les meilleures performances pour les outils de coupe de matériaux métalliques non ferreux. C'est un revêtement idéal pour le traitement du graphite, des composites à matrice métallique (MMC), des alliages d'aluminium à haute teneur en silicium et de nombreux autres matériaux hautement abrasifs. Une réaction chimique se produit, qui détruit la couche d'adhérence entre le revêtement et l'outil de coupe.

Équipement de revêtement

Les revêtements adaptés au fraisage dur, au taraudage et au perçage sont différents et ont leurs propres applications spécifiques. De plus, des revêtements multicouches peuvent également être utilisés. D'autres revêtements sont intégrés entre la couche de surface et la matrice d'outils, ce qui peut encore améliorer la durée de vie de l'outil.

Revêtement TiC (TiCN)

L'élément de carbone ajouté dans le revêtement TiCN peut améliorer la dureté de l'outil et obtenir une meilleure lubrification de surface. C'est un revêtement idéal pour les outils en acier rapide.

Revêtements azote-aluminium-titane ou azote-titane-aluminium (TiAlN / AlTiN)

La couche d'alumine formée dans le revêtement TiAlN / AlTiN peut améliorer efficacement la durée de vie à haute température des outils de coupe. Le revêtement peut être utilisé pour les outils de coupe en carbure cémenté principalement utilisés pour la coupe à sec ou semi-sèche. Selon la proportion différente d'Al et de Ti dans le revêtement, le revêtement AlTiN peut fournir une dureté de surface plus élevée que le revêtement TiAlN, c'est donc un autre choix de revêtement réalisable dans le domaine de l'usinage à grande vitesse.

Caractéristiques des revêtements

dureté

La dureté de surface élevée causée par le revêtement est l'un des meilleurs moyens d'améliorer la durée de vie de l'outil. D'une manière générale, plus la dureté du matériau ou de la surface est élevée, plus la durée de vie de l'outil est longue. Les revêtements TiCN ont une dureté plus élevée que les revêtements TiN. En raison de l'augmentation de la teneur en carbone, la dureté du revêtement TiCN est augmentée de 33% et la plage de dureté est d'environ Hv3000-4000 (selon le fabricant). L'application de revêtements diamantés CVD d'une dureté de surface allant jusqu'à Hv9000 sur des outils de coupe est bien avancée. Par rapport aux outils de coupe revêtus de PVD, la durée de vie des outils de coupe revêtus de diamant CVD a été multipliée par 10 à 20. La dureté et la vitesse de coupe élevées des outils diamantés peuvent être 2 à 3 fois supérieures à celles des outils non revêtus, ce qui en fait un bon choix pour la coupe de matériaux non ferreux.

Température d'oxydation

La température d'oxydation est la température à laquelle le revêtement commence à se décomposer. Plus la température d'oxydation est élevée, plus elle est avantageuse pour la coupe à haute température. Bien que la dureté à température ambiante des revêtements TiAlN puisse être inférieure à celle des revêtements TiCN, il a été prouvé que les revêtements TiAlN sont beaucoup plus efficaces que les revêtements TiCN dans le traitement à haute température. La raison pour laquelle le revêtement TiAlN peut maintenir sa dureté à haute température est qu'une couche d'alumine peut être formée entre l'outil et la puce, et la couche d'alumine peut transférer la chaleur de l'outil à la pièce ou à la puce. La vitesse de coupe des outils en carbure cémenté est généralement supérieure à celle des outils en acier rapide, ce qui fait du TiAlN le revêtement préféré pour les outils en carbure cémenté. Le revêtement PVDTiAlN est généralement utilisé pour les forets en carbure cémenté et les fraises en bout.

Broyabilité

La résistance à l'usure fait référence à la capacité du revêtement à résister à l'usure. Bien que la dureté de certains matériaux de pièce puisse ne pas être très élevée, les éléments ajoutés dans le processus de production et le processus adopté peuvent provoquer une fissuration ou une émoussure de l'arête de coupe de l'outil.

Lubrification de surface

Un coefficient de frottement élevé augmentera la chaleur de coupe, ce qui raccourcira la durée de vie du revêtement et entraînera même une défaillance. La réduction du coefficient de frottement peut prolonger considérablement la durée de vie de l'outil. Les surfaces enduites fines, lisses ou à texture régulière contribuent à réduire la chaleur de coupe, car les surfaces lisses permettent aux copeaux de glisser rapidement sur la face du râteau et de réduire la génération de chaleur. Par rapport aux outils de coupe non revêtus, les outils de coupe revêtus avec une meilleure lubrification de surface peuvent également être traités à une vitesse de coupe plus élevée, évitant ainsi davantage le soudage à haute température avec des matériaux de pièce.

Propriété anti-agglomérante

La résistance de collage du revêtement peut empêcher ou réduire la réaction chimique entre l'outil et le matériau en cours de traitement, et éviter le dépôt du matériau de la pièce sur l'outil. Dans le traitement des métaux non ferreux (tels que l'aluminium, le laiton, etc.), les couteaux produisent souvent des tumeurs à débris (BUE), entraînant une panne de l'outil ou une taille de pièce trop grande. Une fois que le matériau traité commence à adhérer à l'outil, l'adhérence continuera à se développer. Par exemple, lorsque la pièce en aluminium est traitée avec un taraud formé, l'aluminium adhérent sur le taraud augmentera après le traitement de chaque trou, et finalement le diamètre du taraud deviendra trop grand, ce qui entraînera le rebut de la taille de la pièce. Les revêtements ayant une bonne résistance à l'adhérence peuvent jouer un très bon rôle même dans les cas de traitement où les performances du liquide de refroidissement sont médiocres ou la concentration insuffisante.

Application de revêtements

La mise en œuvre d'applications de revêtements de haute performance au prix peut dépendre de nombreux facteurs, mais pour chaque application de traitement spécifique, il n'y a généralement qu'une ou plusieurs options de revêtement réalisables. Une sélection correcte des revêtements et de leurs propriétés peut signifier qu'il existe une différence entre une nette amélioration des performances de traitement et presque aucune amélioration. La profondeur de coupe, la vitesse de coupe et le liquide de refroidissement peuvent affecter l'effet d'application du revêtement de l'outil.

Étant donné qu'il existe de nombreuses variables dans le traitement d'un matériau de pièce, l'un des meilleurs moyens de déterminer le revêtement à choisir est de procéder à une découpe d'essai. Les fournisseurs de revêtements développent continuellement de nouveaux revêtements pour améliorer encore la température, la friction et la résistance à l'usure des revêtements.