Tecnologia di rivestimento --- rivestimento degli strumenti
Dec 18, 2018| Tecnologia di rivestimento --- rivestimento degli strumenti
IKS PVD, siamo bravi a fabbricare macchine per rivestimento utensili, di buona qualità, con il buon prezzo, contattaci subito, iks.pvd @ foxmail.com
Attraverso metodi chimici o fisici sulla superficie dello strumento per formare un determinato film (cioè processo di rivestimento), in modo che l'utensile da taglio ottenga prestazioni di taglio globali eccellenti, in modo da soddisfare i requisiti del taglio ad alta velocità; Dall'avvento di utensili con rivestimento duro all'inizio degli anni '70, sono state sviluppate in successione tecnologie di deposizione chimica in fase di vapore (CVD) e deposizione fisica in fase di vapore (PVD), che ha aperto un nuovo capitolo nella storia del miglioramento delle prestazioni degli utensili. Rispetto agli utensili non rivestiti, gli utensili rivestiti presentano vantaggi significativi: possono migliorare notevolmente la vita degli utensili da taglio; Migliorare efficacemente l'efficienza di taglio; Migliora ovviamente la precisione della lavorazione e la qualità della superficie del pezzo lavorato; Ridurre efficacemente il consumo di materiali per utensili, ridurre il costo della lavorazione; Ridurre l'uso del liquido refrigerante, ridurre i costi e favorire la protezione dell'ambiente.
Caratteristiche del rivestimento degli utensili:
1. L'applicazione della tecnologia di rivestimento può migliorare notevolmente la durezza superficiale dell'utensile senza ridurre la resistenza dell'utensile e la durezza che è possibile ottenere ora è vicina a 100GPa;
2. Con il rapido sviluppo della tecnologia di rivestimento, la stabilità chimica e la resistenza all'ossidazione ad alta temperatura del film diventano più evidenti, il che rende possibile il taglio ad alta velocità.
3. La pellicola di lubrificazione ha buone prestazioni di lubrificazione in fase solida, può migliorare efficacemente la qualità della lavorazione, ma è anche adatta per il taglio a secco;
4. Come processo finale di produzione degli utensili, la tecnologia di rivestimento ha un impatto limitato sulla precisione dell'utensile e può essere utilizzata per il processo di rivestimento ripetuto.
Rivestimenti comunemente usati:
1, rivestimento in nitruro di titanio: il nitruro di titanio (TiN) è un rivestimento PVD generale che può migliorare la durezza dell'utensile e presenta un'elevata temperatura di ossidazione. Il rivestimento può essere utilizzato per utensili da taglio in acciaio ad alta velocità o utensili di formatura per ottenere buoni risultati di lavorazione.
2, rivestimento di nitruro di cromo: il rivestimento CrN ha una buona resistenza all'adesione, rendendolo il rivestimento preferito nella lavorazione del tumore truciolo. Con questo rivestimento quasi invisibile, le proprietà di lavorazione degli utensili in HSS o in metallo duro e degli utensili di formatura saranno notevolmente migliorate.
3, rivestimento diamantato: i rivestimenti diamantati CVD per utensili per il taglio di materiali metallici non ferrosi forniscono le migliori prestazioni, la lavorazione di grafite, metallo a matrice composita (MMC), alta lega di alluminio al silicio e molti altri materiali ad alta abrasione, il rivestimento ideale ( nota: gli utensili rivestiti con diamante puro non possono essere utilizzati per la lavorazione dell'acciaio, poiché la lavorazione dell'acciaio produrrà un elevato numero di calore di taglio e, causando una reazione chimica, rovinato lo strato adesivo tra il rivestimento e l'utensile da taglio).
4. Rivestimento in nitruro di titanio: l'elemento in carbonio aggiunto al rivestimento in nitruro di titanio (TiCN) può migliorare la durezza dell'utensile e ottenere una migliore lubrificazione superficiale, rendendolo un rivestimento ideale per utensili in acciaio ad alta velocità.
5, nitruro di alluminio / nitruro di titanio / rivestimento di nitruro di alluminio (TiAlN / AlTiN): lo strato di ossido di alluminio formato nel rivestimento TiAlN / AlTiN può migliorare efficacemente la vita di lavorazione ad alta temperatura dello strumento. Il rivestimento può essere utilizzato per utensili da taglio in metallo duro utilizzati principalmente per il taglio a secco o semi-secco. I rivestimenti AlTiN offrono una maggiore durezza superficiale rispetto ai rivestimenti TiAlN, a seconda del rapporto tra alluminio e titanio contenuto nei rivestimenti, rendendolo un'opzione di rivestimento valida per la lavorazione ad alta velocità.
6. Rivestimento tipo diamante (DLC):
DLC ha molte caratteristiche eccellenti: alta durezza -60GPa o Hv6000 o superiore; Basso coefficiente di attrito Eccellente densità del film; Buona stabilità chimica e proprietà ottiche. Il rivestimento DLC applicato allo strumento mostra prestazioni molto più speciali rispetto ad altri rivestimenti duri. Gli utensili rivestiti con DLC includono principalmente: taglio grafite, taglio di vari metalli non ferrosi (come lega di alluminio, lega di rame, ecc.), Materiali duri non metallici (come acrilico, fibra di vetro, materiali PCB).
Poiché il DLC ha un coefficiente di attrito molto basso (0,05 ~ 0,2) e autolubrificazione, lo strumento rivestito con DLC è la scelta migliore per il taglio a secco. Rispetto allo strumento senza rivestimento, la forza di taglio dello strumento di rivestimento DLC può essere ridotta del 6% in condizioni di taglio a secco. . Rispetto ad altri utensili rivestiti (come TiN, TiAlN), la forza di taglio degli utensili rivestiti con DLC può essere ridotta del 23% in condizioni di taglio a secco; Allo stesso modo, il basso coefficiente di attrito del DLC può ridurre notevolmente la forza di taglio del taglio del metallo (taglio della lega di alluminio), riducendo così notevolmente il consumo di energia. Nelle condizioni di taglio con liquido refrigerante, il rapporto di forza di taglio degli utensili rivestiti con DLC senza utensili rivestiti e altri utensili rivestiti è diminuito del 18% e la rugosità della superficie metallica lavorata è diminuita di Ra0.04 ~ R0.23um) a Ra0.38.
Conoscenza della tecnologia di rivestimento e conoscenza del rivestimento degli utensili:
1. Il rivestimento in carburo di titanio nitruro (TiCN) ha una durezza maggiore rispetto al rivestimento in nitruro di titanio (TiN). A causa dell'aumento del contenuto di carbonio, la durezza del rivestimento TiCN è stata aumentata del 33% e la gamma di durezza è stata di circa hv3000-4000 (a seconda del produttore).
2. Rivestimento diamantato CVD: l'applicazione del rivestimento in diamante CVD con durezza superficiale fino a Hv9000 è stata relativamente matura. Rispetto agli utensili con rivestimento PVD, la durata utile degli utensili con rivestimento in diamante CVD è stata migliorata di 10-20 volte. L'elevata durezza degli utensili diamantati rende la velocità di taglio 2-3 volte superiore a quella degli utensili non rivestiti, facendo sì che la temperatura di ossidazione del diamante CVD si riferisca al valore della temperatura all'inizio della decomposizione del rivestimento. Più alto è il valore della temperatura di ossidazione, più è favorevole al taglio ad alta temperatura. Sebbene il rivestimento TiAlN possa avere una durezza inferiore a temperatura ambiente rispetto al rivestimento TiCN, si è dimostrato molto più efficace del rivestimento TiCN nella lavorazione ad alta temperatura. Il motivo per cui il rivestimento TiAlN può ancora mantenere la sua durezza alle alte temperature è che può formare uno strato di ossido di alluminio tra l'utensile e il truciolo, che può trasferire calore dall'utensile al pezzo o al truciolo. Rispetto alle frese HSS, le frese in metallo duro hanno solitamente una maggiore velocità di taglio, il che rende TiAlN il rivestimento preferito per frese in metallo duro. Le frese rivestite in pietra rivestite PVDTiAlN vengono solitamente utilizzate per frese rivestite in pietra rivestite PVDTiAlN con frese in metallo duro e frese per fresatura finale.
3, la superficie dell'utensile del film duro sul materiale ha i seguenti requisiti: (1) alta durezza, buona resistenza all'usura; (2) le proprietà chimiche sono stabili, non hanno una reazione chimica con il materiale del pezzo; Resistenza al calore e resistenza all'ossidazione, il coefficiente di attrito è basso e la matrice è saldamente fissata. È difficile per un singolo materiale di rivestimento soddisfare tutti i requisiti tecnici sopra indicati. Lo sviluppo di materiali di rivestimento, è stato dal rivestimento singolo TiN originale, rivestimento TiC, ha attraversato il TiC - A12O3 un rivestimento composito TiN e TiCN, TiAlN e altri stage di sviluppo di rivestimento composito multivariato, ora l'ultimo sviluppo di TiN / NbN , TiN / CN e altri materiali a film composito multivariato, le prestazioni del rivestimento degli utensili sono state notevolmente migliorate.
4, nel processo di produzione di utensili di rivestimento, generalmente in base alla durezza del rivestimento, resistenza all'usura, resistenza all'ossidazione ad alta temperatura, lubrificazione e resistenza all'adesione ad alcuni aspetti da scegliere, tra cui l'ossidazione del rivestimento e la temperatura di taglio è il più direttamente correlato a le condizioni tecniche. La temperatura di ossidazione si riferisce al rivestimento ha iniziato a decomporre il valore della temperatura, più alto è il valore della temperatura di ossidazione, più favorevole è il processo di taglio in condizioni di alta temperatura. Sebbene il rivestimento TiAlN possa avere una durezza inferiore a temperatura ambiente rispetto al rivestimento TiCN, si è dimostrato molto più efficace del rivestimento TiCN nella lavorazione ad alta temperatura. Il rivestimento TiAlN può mantenere la sua durezza a temperature elevate perché può formare uno strato di allumina tra l'utensile e il truciolo, che può trasferire calore dall'utensile al pezzo o al truciolo. I carburi di solito tagliano a velocità più elevate rispetto alle frese HSS, il che rende TiAlN il rivestimento preferito per i carburi. I rivestimenti PVDTiAlN sono comunemente usati per frese in metallo duro e frese a fine fresa.
5. Dal punto di vista della tecnologia applicativa: oltre alla temperatura di taglio, la profondità di taglio, la velocità di taglio e il liquido di raffreddamento possono avere un impatto sull'effetto dell'applicazione del rivestimento degli utensili.
Progresso di materiali di rivestimento comuni e tecnologia di rivestimento superduro:
TiN è il materiale di rivestimento duro più maturo e ampiamente utilizzato. Allo stato attuale, i paesi industrializzati TiN rivestimento tasso di utilizzo dell'utensile in acciaio ad alta velocità ha rappresentato per lo strumento di acciaio ad alta velocità dal 50% al 70%, alcuni tasso di utilizzo di strumento complesso non riaffilatura ha superato il 90%. A causa degli elevati requisiti tecnici dei moderni utensili per il taglio del metallo, il rivestimento TiN è sempre più in grado di adattarsi. Scarsa resistenza all'ossidazione del rivestimento TiN, l'uso della temperatura di 500 ℃ , l'evidente ossidazione e lo strato di membrana di ablazione, e inoltre non può soddisfare l'esigenza. TiC ha una microdurezza più elevata, quindi la resistenza all'usura di questo materiale è migliore. Allo stesso tempo, è saldamente attaccato al substrato. Nella preparazione del rivestimento resistente all'usura multistrato, il TiC viene spesso utilizzato come pellicola sottostante a contatto con il substrato. È un materiale di rivestimento molto comune nello strumento di rivestimento.
Sviluppo di TiCN e TiAlN e prestazioni dello strumento di rivestimento a un livello superiore. TiCN può ridurre lo stress interno del rivestimento, migliorare la tenacità del rivestimento, aumentare lo spessore del rivestimento, impedire la diffusione di fessure e ridurre la rottura del tagliente. TiCN è impostato come il principale strato resistente all'usura dello strumento rivestito, che può migliorare significativamente la vita dell'utensile. La stabilità chimica del TiAlN è buona, l'usura antiossidante, l'acciaio ad alta lega, l'acciaio inossidabile, la lega qin, la lega di nichel, la durata dello strumento di rivestimento TiN aumentata di 3-4 volte. Se è presente un'alta concentrazione di Al nel rivestimento TiAlN, durante il taglio sulla superficie del rivestimento verrà generato un sottilissimo A12O3 non di grado, formando una pellicola protettiva dura e inerte. Lo strumento rivestito può essere utilizzato in modo più efficace per il taglio ad alta velocità. Carburo di titanio drogato con ossigeno TiCNO ha microdurezza e stabilità chimica molto elevate, che possono produrre la funzione equivalente al rivestimento composito TiC 10 A12O3.
Tra i materiali del film duro sopra menzionati, ci sono tre tipi di microdurezza HV che possono superare 50GPa: film diamantato, nitruro di boro cubico CBN e nitruro di carbonio.
Molti dei depositi di temperatura del film diamantato per 600 ℃ 900 ℃ , quindi la tecnologia utilizzata nella pellicola di diamante di deposizione sulla superficie degli utensili da taglio in metallo duro cementato. La commercializzazione di utensili in metallo duro diamantato è un grande risultato della tecnologia di rivestimento negli ultimi anni.
Il CBN è secondo solo al diamante in durezza e conducibilità termica, eccellente stabilità termica, nell'atmosfera, non si riscalda all'ossido 1000 ℃ . Il CBN ha proprietà chimiche estremamente stabili per i metalli ferrogroup. A differenza del diamante, che non è adatto per la lavorazione dell'acciaio, il CBN può essere ampiamente utilizzato per la finitura e la rettifica di prodotti in acciaio. Oltre all'eccellente resistenza all'usura, il rivestimento CBN può essere utilizzato per lavorare acciaio resistente al calore, lega di titanio e acciaio temprato ad una velocità di taglio relativamente elevata. Può anche essere usato per tagliare rulli duri con elevata durezza, materiali tempranti carbonizzati e lega si-al che è molto severa per l'usura degli utensili. I metodi CVD e PVD sono principalmente utilizzati per sintetizzare i film sottili di CBN con la fase a gas a bassa pressione. La CVD comprende PCVD per trasporto chimico, PCVD con riscaldamento a filo caldo, ECR - CVD, ecc. PVD ha placcatura di ioni reattivi, placcatura elettrolitica reattiva, deposizione assistita da fascio ionico elettrolitico laser e così via. La tecnologia di sintesi di CBN ha ancora molto lavoro da svolgere nella ricerca di base e nella tecnologia applicativa, tra cui meccanismo di reazione e processo di film forming, analisi della plasma e spettrometria di massa, determinazione delle migliori condizioni di processo, sviluppo di apparecchiature ad alta efficienza, ecc. .
Il nitruro di carbonio può avere una durezza pari o superiore a quella del diamante. Il successo della sintesi del nitruro di carbonio è un notevole esempio di ingegneria molecolare. Come materiale super duro, si prevede che il nitruro di carbonio abbia molte altre proprietà fisiche e chimiche preziose.