Come scegliere il giusto rivestimento degli strumenti per la tua applicazione di lavorazione

C'è una vasta scelta di PVD (Physical Vapor Deposition), CVD (Chemical Vapour Deposition) e trattamenti superficiali alternativi che sono facilmente reperibili presso i vostri produttori o impianti di verniciatura. Questo articolo ti consentirà di associarti meglio ad alcuni attributi di rivestimento comuni e ad alcune popolari scelte PVD e CVD. Ognuna di queste caratteristiche gioca un ruolo importante nel determinare quale trattamento possa essere il più vantaggioso per un'applicazione.

Caratteristiche di rivestimento

Durezza

Un'elevata durezza superficiale del rivestimento è uno dei modi migliori per aumentare la durata dell'utensile. Generalmente parlando, più duro è il materiale o la superficie, più a lungo durerà lo strumento. Titanium Carbo-Nitride (TiCN) ha una maggiore durezza superficiale rispetto a quella del nitruro di titanio (TiN). L'aggiunta di carbonio conferisce al TiCN una maggiore durezza del 33% e cambia la gamma da circa 3.000 a 4.000 Vickers, a seconda del produttore. Con una durezza superficiale vicina a 9.000 Vickers, i rivestimenti diamantati CVD che sono stati coltivati sugli utensili mostrano una durata dell'utensile da 10 a 20 volte migliore rispetto ai rivestimenti PVD. Questo è il rivestimento di scelta per i lavori di produzione in materiali non ferrosi a causa della sua maggiore durezza e della sua capacità di funzionare a due o tre volte la velocità degli utensili non rivestiti.

Resistenza all'usura

Questa è la capacità del rivestimento di proteggere dall'abrasione. Sebbene un materiale possa non essere duro, gli elementi e i processi aggiunti durante la produzione possono aiutare nella rottura di taglienti o nella formazione di lobi.

Lubrificazione superficiale

Un elevato coefficiente di attrito causa un aumento di calore, con conseguente minore durata del rivestimento o rottura del rivestimento. Tuttavia, un coefficiente di attrito inferiore può aumentare notevolmente la durata dell'utensile. La quantità di calore può essere ridotta da una superficie priva di ruvidità o irregolarità. Questa superficie liscia lascia scivolare i chip dalla faccia dello strumento, generando meno calore. Un maggiore potere lubrificante della superficie può anche consentire una maggiore velocità rispetto alle versioni non rivestite. Questo allontana ulteriormente la rabbia del materiale di lavoro.

Temperatura di ossidazione

Questo è il punto in cui il trattamento inizia ad abbattere. Una maggiore temperatura di ossidazione migliora il successo nelle applicazioni ad alto calore. Sebbene i rivestimenti in titanio nitruro di alluminio (TiAlN) non siano rigidi come il TiCN a temperatura ambiente, si dimostrano molto più efficaci nelle applicazioni in cui viene generato calore. Questo rivestimento mantiene la sua durezza a temperature più elevate a causa di uno strato di ossido di alluminio che si forma tra l'utensile e il truciolo. Questo strato trasferisce il calore lontano dallo strumento e nella parte o chip. Gli utensili in metallo duro vengono generalmente utilizzati a velocità più elevate rispetto all'HSS. Questo rende TiAlN la scelta preferita quando si riveste il carburo. Punte e frese sono comunemente rivestite con questo tipo di trattamento PVD.

Anti-sequestro

Questa proprietà impedisce al materiale di depositarsi sullo strumento impedendo una minore reattività chimica tra l'utensile e il materiale da taglio. BUE (Built Up Edge) è molto comune nei materiali non ferrosi come alluminio o ottone. Il BUE può portare alla scheggiatura dello strumento o al sovradimensionamento della parte. Una volta che il materiale inizia ad aderire allo strumento, continua ad attrarre. Nel caso della lavorazione dell'alluminio con un rubinetto di formatura, i depositi di alluminio diventano più grandi dopo ogni foro. Alla fine, il diametro del pitch diventa così allargato che la parte diventa sovradimensionata e deve essere scartata. Un rivestimento con maggiori proprietà anti-grippaggio può persino essere in grado di aiutare laddove la scarsa qualità o concentrazione del refrigerante è un problema.

Rivestimenti comuni

• Nitruro di titanio (TiN)

Rivestimento PVD per uso generico che aumenta la durezza e ha un'alta temperatura di ossidazione. Questo rivestimento funziona benissimo durante il taglio o la formatura con utensili HSS.

• Titanium Carbo-Nitride (TiCN)

L'aggiunta di carbonio aggiunge più durezza e una migliore lubrificazione superficiale. Questo rivestimento è ideale per gli utensili da taglio HSS.

• Nitruro di alluminio di titanio (TiAlN o AlTiN)

Uno strato formato di ossido di alluminio conferisce a questo utensile una migliore durata nelle applicazioni ad alto calore. Questo rivestimento è selezionato principalmente per utensili in metallo duro in cui viene utilizzato poco o nessun refrigerante. AlTiN offre una maggiore durezza superficiale rispetto a TiAlN, insieme a diverse percentuali di alluminio e titanio. È un'altra opzione praticabile nel mondo di HSM.

• Nitruro di cromo (CrN)

Le proprietà anti-sequestro di questo rivestimento lo rendono preferibile in situazioni in cui il BUE è comune. Utensili di taglio e formatura in HSS o in metallo duro saranno visibili con questo rivestimento quasi invisibile.

• Diamante

Un processo CVD che offre le massime prestazioni disponibili in materiali non ferrosi. Ideale per il taglio di grafite, MMC (Metal Matrix Composites), alluminio ad alto tenore di silicio e molti altri materiali abrasivi (Nota: i rivestimenti True Diamond non devono essere utilizzati durante la lavorazione degli acciai. legami che tengono questo rivestimento allo strumento).

I rivestimenti per fresatura dura, maschiatura e foratura variano e sono specifici dell'applicazione. Sono inoltre disponibili rivestimenti multistrato che si scheggiano sullo strato successivo anziché sul substrato di lavorazione, fornendo un ulteriore aumento della durata dell'utensile.