Назад к основам: Покрытия режущего инструмента

Покрытие из карбонитрида титана (TiCN) идеально подходит для сверления и развертывания чугуна, алюминиевых сплавов с высоким содержанием кремния, меди и абразивных материалов. Матвеев_Александр/iStock/Getty Images Plus

Сегодня большинство режущих инструментов часто имеют какое-либо покрытие, добавленное к основе. Важно найти баланс между качественной подложкой и качественным покрытием: компания может предоставить самые лучшие покрытия, но без высококачественной подложки покрытие может оказаться неэффективным. Кроме того, наличие качественной основы имеет важное значение в тех случаях, когда используются инструменты без покрытия.

«Прежде всего, покрытия увеличивают срок службы и производительность любого инструмента», — сказал Урмил Патель, инженер по применению OSG Canada, Берлингтон, Онтарио. «По сравнению с полированной отделкой покрытия позволяют увеличить параметры резки. Благодаря покрытию трение стружки, выходящей при сверлении, меньше, что означает меньшее сопротивление потоку стружки. Они также облегчают выявление износа инструмента. Использование инструмента с покрытием имеет множество преимуществ, но для любых термостойких применений или труднообрабатываемых материалов покрытие является обязательным».

Покрытия особенно целесообразны для материалов на основе черных металлов или стали, будь то нержавеющая сталь, жаропрочные сплавы, чугун и т.п. Покрытие необходимо почти всегда для обеспечения увеличения скорости, а также потому, что оно увеличивает срок службы инструмента. Использование инструментов с покрытием обеспечивает значительный прирост производительности.

«Инструменты без покрытия в основном используются при обработке алюминия и цветных металлов», — говорит Саранг Гаруд, менеджер по продукции Walter Tools, Грир, Южная Каролина. «Преимущество инструментов без покрытия в том, что их можно полировать, например, с помощью полированного инструмента без покрытия. карбид, стружка не прилипнет. Это полезно при резке алюминия, поскольку сохраняет твердость сплава. Застроенного края нет. Инструменты без покрытия также имеют очень острые режущие кромки, поскольку отсутствует толщина реза, необходимая для добавления искусственной заточки».

Есть исключение из правила: инструменты без покрытия подходят для резки алюминия и алюминиевых сплавов с высоким содержанием кремния.

«Мы склонны видеть инструменты без покрытия с чем-либо из серии ISO N, например с алюминием, особенно потому, что эти материалы обычно мягкие», — сказал Скотт Уолрат, менеджер по развитию бизнеса CERATIZIT, Шаумбург, Иллинойс. «В зависимости от серии алюминия, может быть очень абразивным, что может сделать покрытие полезным. Инструменты без покрытия имеют меньшую износостойкость из алюминия с высоким содержанием кремния. Покрытие больше ориентировано на коэффициент смазывающей способности, поскольку оно может снизить коэффициент сопротивления, а не твердость. В некоторых случаях покрытие ZrN [нитрид циркония] помогает удалить стружку при обработке алюминия».

Другим исключением является обработка титана. В некоторых случаях имеет смысл работать с инструментом без покрытия.

CVD — это метод получения покрытий посредством термически индуцированных химических реакций. Режущий инструмент помещается в CVD-реактор, где в результате реакций между различными газами и нагретой поверхностью подложки инструмента образуются тонкопленочные покрытия.

Типичное CVD-покрытие обычно имеет толщину от 17 до 20 мкм, но может достигать толщины 5 мкм. По большей части CVD-покрытия включают карбид титана (TiC), углеродный нитрид титана (TiCN), нитрид титана (TiN) и оксид алюминия (Al2O3).

Покрытия CVD идеально подходят для общих токарных операций, особенно при обработке стали и нержавеющей стали. Толщина покрытия обеспечивает износостойкость, особенно в тех случаях, когда часто встречается кратерный износ.

Увеличенная структура поверхности показывает стандартный процесс PVD (вверху), процесс PVD HiPIMS для марок Walter WNN10/WSM01 (в центре) и размер человеческого волоса по сравнению с поверхностью HiPIMS (внизу). Уолтер

Они также используются для фрезерования сплавов ISO P, ISO M и ISO K.

«CVD, как правило, имеют более толстое покрытие и идеально подходят для чугуна, стали или любого применения, требующего более прочного инструмента или высокой несущей способности», — сказал Гаруд. «При точении, особенно если резание непрерывное, а не прерывистое, вы можете использовать толстое CVD-покрытие для увеличения срока службы инструмента при самых высоких скоростях резания и подачи».