Como selecionar corretamente o revestimento da ferramenta e melhorar a vida útil da ferramenta?

Este artigo é um longo artigo sobre revestimento de ferramentas, que responde a quatro perguntas: qual é a tecnologia de revestimento da superfície da ferramenta, quais são os revestimentos comumente usados, quais são as características dos revestimentos e os campos de aplicação dos revestimentos. Aqueles que se especializam em usinagem continuam a olhar para isso no passado.

Visão geral do revestimento de ferramentas

A tecnologia de revestimento da superfície da ferramenta é uma tecnologia de modificação de superfície desenvolvida de acordo com a demanda do mercado. Desde o seu surgimento na década de 1960, esta tecnologia tem sido amplamente utilizada na indústria de fabricação de ferramentas de corte de metais. Especialmente após o surgimento da tecnologia de corte de alta velocidade, a tecnologia de revestimento foi desenvolvida e aplicada rapidamente e se tornou uma das principais tecnologias de fabricação de ferramentas de corte de alta velocidade. Esta tecnologia forma um determinado filme na superfície da ferramenta por métodos químicos ou físicos, para que a ferramenta de corte possa obter um excelente desempenho de corte abrangente, de modo a atender aos requisitos de corte de alta velocidade.

Em suma, a tecnologia de revestimento de superfície das ferramentas de corte possui as seguintes características:

1. A tecnologia de revestimento pode melhorar muito a dureza da superfície da ferramenta sem reduzir a resistência da ferramenta. Atualmente, a dureza pode estar próxima de 100GPa;

2. Com o rápido desenvolvimento da tecnologia de revestimento, a estabilidade química e a resistência à oxidação em alta temperatura do filme são mais proeminentes, o que torna possível a usinagem de alta velocidade;

3. O filme lubrificante tem bom desempenho de lubrificação sólida, o que pode efetivamente melhorar a qualidade da usinagem, e também é adequado para corte a seco;

4. Como processo final de fabricação de ferramentas, a tecnologia de revestimento tem pouco impacto na precisão da ferramenta e pode realizar processos de revestimento repetidos.

Benefícios das ferramentas de corte revestidas: pode melhorar muito a vida útil das ferramentas de corte; Melhore efetivamente a eficiência de corte; Obviamente melhorar a qualidade da superfície da peça usinada; Reduza efetivamente o consumo de materiais de ferramentas e reduza o custo de processamento; Reduza o uso de refrigerante, reduza o custo e seja propício à proteção ambiental.

O tratamento correto da superfície de pequenas ferramentas circulares pode melhorar a vida útil da ferramenta, reduzir o tempo do ciclo de usinagem e melhorar a qualidade da superfície de usinagem. No entanto, escolher o revestimento correto da ferramenta de acordo com as necessidades de usinagem pode ser um trabalho confuso e trabalhoso. Cada revestimento tem vantagens e desvantagens no corte. Se um revestimento inadequado for selecionado, a vida útil da ferramenta pode ser menor do que a de ferramentas sem revestimento e, às vezes, até levar a mais problemas do que antes do revestimento.

Atualmente, existem muitos tipos de revestimentos de ferramentas para escolher, incluindo revestimento PVD, revestimento CVD e revestimento compósito revestido alternadamente com PVD e CVD, que podem ser facilmente obtidos de fabricantes de ferramentas ou fornecedores de revestimento. Este artigo apresentará algumas propriedades comuns dos revestimentos de ferramentas e algumas opções comuns de revestimento PVD e CVD. Cada característica do revestimento desempenha um papel muito importante na determinação de qual revestimento é mais benéfico para a usinagem.

Revestimentos comuns

1. Revestimento de nitreto de titânio (TIN)

O estanho é um revestimento PVD universal, que pode melhorar a dureza da ferramenta e ter alta temperatura de oxidação. O revestimento pode ser usado para ferramentas de corte de aço rápido ou ferramentas de conformação para obter bons resultados de usinagem.

2. Revestimento de nitreto de cromo (CRN)

O revestimento CrN tem boa resistência à adesão, o que o torna a primeira escolha no processamento de acúmulo de cavacos. Depois de revestir este revestimento quase invisível, a usinabilidade de ferramentas de aço rápido ou ferramentas de metal duro e ferramentas de conformação será muito melhorada.

3. Revestimento de diamante

O revestimento de diamante CVD pode fornecer o melhor desempenho para ferramentas de processamento de materiais metálicos não ferrosos. É um revestimento ideal para processamento de grafite, compósitos de matriz metálica (MMC), liga de alumínio com alto teor de silício e muitos outros materiais altamente abrasivos (Nota: ferramentas revestidas de diamante puro não podem ser usadas para processar peças de aço, porque uma grande quantidade de calor de corte será gerado no processamento de peças de aço, resultando em reações químicas, Danifica a camada adesiva entre o revestimento e a ferramenta).

4. Equipamento de revestimento

Os revestimentos adequados para fresamento duro, rosqueamento e furação são diferentes e têm suas ocasiões de aplicação específicas. Além disso, revestimentos multicamadas podem ser usados e outros revestimentos são incorporados entre a camada superficial e a matriz da ferramenta, o que pode melhorar ainda mais a vida útil da ferramenta.

5. Revestimento de carboneto de nitreto de titânio (TiCN)

O elemento de carbono adicionado no revestimento de TiCN pode melhorar a dureza da ferramenta e obter melhor lubricidade da superfície. É um revestimento ideal para ferramentas de aço rápido.

6. Revestimento de alumínio de titânio de nitrogênio ou alumínio de titânio de nitrogênio (TiAlN / AlTiN)

A camada de alumina formada no revestimento TiAlN / AlTiN pode efetivamente melhorar a vida útil de usinagem em alta temperatura das ferramentas de corte. O revestimento pode ser usado para ferramentas de metal duro usadas principalmente para corte a seco ou semi-seco. De acordo com a proporção diferente de alumínio e titânio no revestimento, o revestimento AlTiN pode fornecer maior dureza superficial do que o revestimento TiAlN, por isso é outra opção de revestimento viável no campo de usinagem de alta velocidade.

Propriedades do revestimento

1. Dureza

A alta dureza superficial trazida pelo revestimento é uma das melhores maneiras de melhorar a vida útil da ferramenta. De um modo geral, quanto maior a dureza do material ou superfície, maior a vida útil da ferramenta. O revestimento de carboneto de nitreto de titânio (TiCN) tem maior dureza do que o revestimento de nitreto de titânio (TIN). Devido ao aumento do teor de carbono, a dureza do revestimento de TiCN é aumentada em 33% e sua faixa de variação de dureza é de cerca de hv3000 ~ 4000 (dependendo do fabricante). A aplicação do revestimento de diamante CVD com dureza superficial de até hv9000 em ferramentas de corte tem sido relativamente madura. Em comparação com as ferramentas revestidas com PVD, a vida útil das ferramentas revestidas com diamante CVD é aumentada em 10 ~ 20 vezes. A alta dureza e velocidade de corte do revestimento de diamante podem ser 2 a 3 vezes maiores do que as ferramentas não revestidas, tornando-se uma boa escolha para cortar materiais não ferrosos.

2. Temperatura de oxidação

A temperatura de oxidação refere-se à temperatura na qual o revestimento começa a se decompor. Quanto maior a temperatura de oxidação, mais favorável é o corte em alta temperatura. Embora a dureza à temperatura ambiente do revestimento de TiAlN possa ser menor do que a do revestimento de TiCN, ele provou ser muito mais eficaz do que o TiCN no processamento de alta temperatura. A razão pela qual o revestimento de TiAlN pode manter sua dureza em alta temperatura é que ele pode formar uma camada de óxido de alumínio entre a ferramenta e o cavaco, que pode transferir calor da ferramenta para a peça ou cavaco. Em comparação com as ferramentas de aço rápido, a velocidade de corte das ferramentas de metal duro geralmente é maior, o que torna o TiAlN o revestimento preferido para ferramentas de metal duro. Este revestimento pvdtialn é geralmente usado para brocas de metal duro e fresas de topo

3. Resistência ao desgaste

A resistência ao desgaste refere-se à capacidade do revestimento de resistir ao desgaste. Embora a dureza de alguns materiais da peça possa não ser muito alta, os elementos adicionados e o processo adotado no processo de produção podem causar fissuras ou embotamento na aresta de corte da ferramenta.

4. Lubricidade da superfície

O alto coeficiente de atrito aumentará o calor de corte, resultando na redução da vida útil do revestimento e até mesmo na falha. A redução do coeficiente de atrito pode prolongar muito a vida útil da ferramenta. A superfície de revestimento fina e lisa ou textura regular ajuda a reduzir o calor de corte, pois a superfície lisa pode deslizar rapidamente os cavacos para longe da face de saída e reduzir a geração de calor. Em comparação com as ferramentas não revestidas, as ferramentas revestidas com melhor lubrificação da superfície também podem ser processadas em velocidades de corte mais altas, para evitar ainda mais a soldagem por fusão em alta temperatura com materiais da peça.

5. Resistência à adesão

A anti aderência do revestimento pode prevenir ou reduzir a reação química entre a ferramenta e o material processado e evitar a deposição do material da peça na ferramenta. Ao usinar metais não ferrosos (como alumínio, latão, etc.), o acúmulo de cavacos (bue) geralmente ocorre na ferramenta, resultando em colapso da aresta da ferramenta ou tamanho da peça fora da tolerância. Uma vez que o material processado comece a aderir à ferramenta, a adesão continuará a se expandir. Por exemplo, ao processar peças de alumínio com macho de formação, o alumínio aderido ao macho aumentará após o processamento de cada furo e, finalmente, o diâmetro do macho se tornará muito grande, resultando em tolerância excessiva e sucateamento do tamanho da peça. Revestimentos com boa resistência à adesão podem desempenhar um bom papel mesmo em ocasiões de processamento com baixo desempenho do refrigerante ou concentração insuficiente.

Aplicação de revestimentos

Alcançar uma aplicação econômica de revestimentos pode depender de muitos fatores, mas geralmente há apenas uma ou várias opções de revestimento viáveis para cada aplicação de processamento específica. Se o revestimento e suas características são selecionados corretamente pode significar a diferença entre melhora significativa e quase nenhuma melhora na processabilidade. A profundidade de corte, a velocidade de corte e a refrigeração podem afetar o efeito de aplicação do revestimento da ferramenta.

Como existem muitas variáveis no processamento de um material de peça de trabalho, uma das melhores maneiras de determinar qual revestimento escolher é através do corte de teste. Os fornecedores de revestimentos estão constantemente desenvolvendo novos revestimentos para melhorar ainda mais a resistência a altas temperaturas, resistência ao atrito e resistência ao desgaste dos revestimentos. É sempre bom trabalhar com fabricantes de revestimentos (ferramentas) para verificar a aplicação dos melhores e mais recentes revestimentos de ferramentas na usinagem.