Tendenze nella tecnologia del rivestimento degli utensili

Il primo mercato da esplorare è il mercato degli strumenti di rivestimento. Il miglioramento della durata dell'utensile è il risultato di diverse funzionalità aggiornate, a seconda dell'utilizzo dello strumento. La durezza, la resistenza alla temperatura e il contatto tra l'utensile e il materiale che deve essere tagliato o formato possono essere influenzati positivamente. In alcuni casi gli utensili rivestiti possono realizzare una durata dell'utensile dieci volte superiore rispetto agli utensili non patinati. Una tendenza importante che sta influenzando i rivestimenti degli utensili è il taglio di materiali leggeri. Nell'industria automobilistica vengono scelti materiali leggeri a causa del minor consumo di carburante e di minori emissioni di CO 2. Di conseguenza, materiali come alluminio, magnesio e plastica rinforzata con carbone stanno acquisendo importanza. Oltre al peso ridotto, questi materiali hanno una cosa in comune: hanno la tendenza ad aderire allo strumento di taglio con conseguente riduzione della durata dell'utensile. Questa tendenza ha stimolato lo sviluppo del rivestimento DLC, che è un diamante privo di idrogeno come rivestimento di carbonio con un basso coefficiente di attrito.

Applicazioni tribologiche crossover

È un esempio pratico di uno sviluppo crossover originato dalla tribologia e applicato nel mercato degli strumenti di rivestimento. Nelle applicazioni tribologiche questo rivestimento privo di idrogeno come il carbonio (DLC) è usato per ridurre l'usura e l'attrito. Applicati all'industria degli utensili, i rivestimenti DLC si sono dimostrati estremamente adatti per il taglio di metalli leggeri e plastiche rinforzate con fibre che tendono ad aderire allo strumento. Un rivestimento ta-C per utensili è molto più sottile con uno spessore tipico dello strato di 0,5 μm. Con il rivestimento DLC la durata dell'utensile può essere notevolmente aumentata. I rivestimenti vengono depositati con tecnologia di deposizione ad arco utilizzando catodi ad arco a forma circolare, garantendo una forte adesione del rivestimento stesso.

Efficienza dei costi

In ogni settore l'efficienza dei costi è un fattore trainante che richiede attenzione costante. L'industria degli utensili non fa eccezione. Il costo dei rivestimenti degli utensili è solo una piccola parte del costo totale di uno strumento, ma poiché il processo di rivestimento è posizionato alla fine della linea di produzione, è molto importante che il rivestimento sia di alta qualità. Pertanto, nel rivestimento degli utensili, l'affidabilità è un fattore tanto importante quanto i costi. Dopo lo sviluppo di una nuova tecnologia ad arco circolare per il deposito di rivestimenti in nitruro, le aziende si concentreranno sul rendere molti fattori di costo-di-proprietà più efficienti che mai. Le caratteristiche saranno brevi tempi di batch, alta efficienza target e rivestimenti lisci che necessitano di un post trattamento minimo. Uno spostamento dei rivestimenti di riferimento sta avvenendo ora che la collaudata tecnologia è stata ampliata con un rivestimento AlCrN altamente funzionale per i piani di cottura utilizzati nel taglio degli ingranaggi.

Sostenibilità

La consapevolezza dei metodi di produzione sostenibili diventa sempre più diffusa, anche nell'industria degli utensili e nei settori correlati su e giù per la catena di approvvigionamento. I fattori importanti qui sono la scarsità futura di materie prime, il consumo di energia, l'energia rinnovabile, la tossicità dei materiali e il riciclaggio in ambienti biologici o industriali. Nel settore degli utensili, alcune risposte a queste sfide si trovano in velocità e velocità di avanzamento più elevate. Alcuni strumenti rivestiti possono ottenere non solo lunghezze di taglio più lunghe, ma anche una maggiore profondità di taglio per contatto, risparmiando tempo ed energia lungo il percorso. La velocità di avanzamento di metri al minuto sta decidendo. Un'altra tendenza che è guidata dalla sostenibilità e dall'efficienza dei costi è l'uso minore di liquidi di raffreddamento. Il taglio a secco o la lubrificazione a quantità minima (MQL) sono in trend, il che porta ad un aumento della temperatura dei taglienti dell'utensile e quindi alla necessità di una migliore resistenza all'ossidazione.

Resistenza alla temperatura

Le tendenze nel settore degli utensili sono tutte correlate. Le tendenze per l'efficienza dei costi e la consapevolezza ambientale portano a un minore utilizzo di liquidi di raffreddamento, che a loro volta portano a temperature più elevate durante il taglio. L'industria risponde con una scelta diversa di materiali componenti e rivestimenti che possono resistere alle alte temperature. I materiali componenti come le leghe di titanio (Ti) e nichel (Ni) sono difficili da tagliare a causa della loro adesione e tenacità, ma il rivestimento ta-C non porterà qui nessuna soluzione a causa della sua temperatura operativa massima di circa 500 ° C. I rivestimenti in nitruro sono quindi una soluzione migliore. Possono funzionare a livelli di temperatura operativa fino a 1100 ° C o anche 1500 ° C (Tabella 1). Lo sviluppo orientato alle applicazioni è stato fatto per adattare i rivestimenti realizzati con la tecnologia ad arco circolare a specifiche applicazioni, come la fresatura ad alta velocità e la finitura di sgrossatura. Per il taglio del titanio, il rivestimento TiAlN prodotto con la tecnologia ad arco circolare specifica può dare risultati eccellenti. Inoltre ci sono sviluppi riguardanti i rivestimenti di nanocompositi contenenti silicio e AlTiN per la messa a punto fine per applicazioni specifiche.

Conclusione

Le tendenze nei mercati degli strumenti, tribologico e decorativo offrono molte opportunità per la tecnologia di rivestimento PVD e PACVD. Una grande quantità di ricerca e sviluppo viene svolta da team composti da produttori di apparecchiature di rivestimento, università e industria per migliorare e ottimizzare i rivestimenti. Un'attenzione particolare dovrebbe essere prestata ai crossover tra diversi mercati. Le esperienze tratte da una singola applicazione possono dare molti input per l'ulteriore sviluppo di tecnologie e soluzioni di rivestimento per un'altra applicazione, a volte in un mercato completamente diverso. I crossover possono accelerare significativamente gli sviluppi.