Разработка и состав покрытий режущего инструмента.

В последнее время внимание уделяется исследованию и применению многослойных и нанокомпозитных покрытий.

Рэйчел Исраэль, главный научный сотрудник и разработчик покрытий в британской компании Vargus, обсуждает различные тенденции в технологии покрытий и то, как компания исследует и разрабатывает покрытия следующего поколения для удовлетворения потребностей рынка.

Рэйчел Исраэль: Постоянно возрастающая тенденция к производительности (скорости обработки) и качеству обрабатываемых деталей, а также соблюдению экологических норм (минимальная смазка или отсутствие смазки) предъявляет высокие требования к материалам покрытия (инструмента). Помимо высокой твердости требуются высокая стойкость к окислению и термическая стабильность.

В отношении химического состава наблюдается большое развитие. Это усложнилось, поскольку для нанесения различных покрытий используется более одного или двух элементов. В последнее время мы видим покрытия на основе титана-кремния [TiSi], которые становятся все более прочными.

Существуют сильные действия по увеличению стойкости к окислению напыленных боридных покрытий, таких как диборид титана [TiB2], диборид хрома [CrB2], диборид тантала [TaB2]. Диборидные покрытия с различными элементами предназначены для труднообрабатываемых материалов, таких как авиационно-космический сплав TiAl6V4 и алюминиевые сплавы.

Покрытие TiB2 с оптимизированным набором характеристик имеет большие перспективы для обработки титановых сплавов.

Достигнут большой прогресс, и поставщики мишеней могут легировать мишени силиконом, содержащим различные соединения, такие как силицид, титан-кремний [TiSi2] и хром-кремний [CrSi2]. С их помощью силикон может проникнуть в ближайшее осажденное боридное покрытие. Кремний резко увеличивает температурный диапазон покрытия; это придает ему большую стабильность.

Снижение износа и коррозии, а также повышение термостойкости инструментов и механических компонентов ставит промышленные задачи, которые требуют постоянной разработки новых материалов для покрытий и концепций проектирования покрытий. В последнее время внимание уделяется исследованию и применению многослойных и нанокомпозитных покрытий. В нашей последней разработке слои TiAlN и TiSiN были попеременно нанесены для получения нанослоистого нанокомпозитного покрытия TiAlSiN. Наряду с нанослойным покрытием наносились однослойные покрытия TiAlN и TiSiN.

Израиль: Для нанесения покрытий в основном используются два метода: покрытия физического осаждения из паровой фазы (PVD) и покрытия химического осаждения из паровой фазы (CVD). Покрытия CVD являются лучшим выбором, когда речь идет об износостойкости, например, при общей точении нержавеющих сталей и при сверлении стали, где толстые покрытия CVD обеспечивают устойчивость к кратерному износу. Они также используются для фрезерования сплавов ISO P, ISO M и ISO K.

Выбор подходящего режущего инструмента зависит от обрабатываемого материала, мощности станка, стабильности приспособления и динамики станка, что приводит к правильному выбору материала режущего инструмента, его сплавов, геометрии, глубины резания и подачи.

Израиль: Основной целью разработки покрытий была защита режущего инструмента от абразивного и адгезионного износа. Однако по мере развития технологий нанесения покрытий разработчики обнаружили и другие свойства, которые может обеспечить покрытие, например, термостойкость и снижение трения.

Наряду с нанослойным покрытием наносились однослойные покрытия TiAlN и TiSiN.

При разработке различных типов покрытий необходимо учитывать область применения, режущий материал, условия работы и многое другое. В результате мы сможем повысить износостойкость, повысить стойкость к окислению, снизить трение, повысить устойчивость металла к усталости, повысить устойчивость к термическому удару.

Когда режущие инструменты имеют правильное покрытие и работают так, как задумано, для конечного пользователя результатом становятся более высокие режимы резания, более длительный срок службы инструмента и возможность сухой обработки.