Nanoszenie na ostrza narzędzi powłok PVD o dużej odporności na ścieranie
Przeznaczenie
Efektywnym sposobem zwiększania trwałości narzędzi jest nanoszenie na ich ostrza powłok. Najczęściej stosowana jest w tym celu metoda PVD (Physical Vapour Deposition), polegająca na fizycznym osadzaniu cienkich warstw z fazy gazowej. Naniesiona warstwa o grubości zwykle rzędu 3÷5 mm posiadając bardzo dużą twardość, najczęściej w granicach 2000÷3000 HV, znacznie zwiększa odporność ostrzy narzędzi na zużycie ścierne.
Opis metody i urządzenia
Stosowana w Instytucie łukowo-plazmowa metoda nanoszenia powłok (Reactive Arc Ion Plating) pozwala na otrzymywanie warstw o korzystnej
równomiernej strukturze i bardzo dobrym powiązaniu z podłożem. Dzięki zastosowaniu trzech katod stapianych łukiem, możliwe jest nanoszenie
warstw twardych na duże części lub większą liczbę mniejszych elementów osadzonych na stole obrotowym. Stół ten posiada mechanizm umożliwiający
planetarny obrót narzędzi, co zapewnia naniesienie równomiernych warstw na powierzchnie i krawędzie, nawet przy złożonym kształcie narzędzia.
Posiadane przez Instytut urządzenie pozwala na wykonywanie zarówno powłok prostych, wieloskładnikowych, jak i wielowarstwowych w skali
mikro i nano, przede wszystkim na podłożach ze stali szybkotnących i węglików spiekanych, ale także na materiałach ceramicznych.
Urządzenie posiada komorę roboczą o wymiarach ø 600 x 600 mm, której objętość pozwala na stosowanie wsadów o dużej masie (maksymalne wymiary
narzędzi ø 400 x 400 mm).
Rodzaje powłok
Podstawowe rodzaje powłok PVD wykonywanych w Instytucie
Oprócz powłok wymienionych w powyższej tablicy, w Instytucie wykonuje się również inne rodzaje powłok PVD o prostej i złożonej strukturze
w skali mikro i nano. Są to powłoki azotkowe na bazie takich metali, jak np.: Ti, Zr, Cr, Y, Al oraz ich stopów. Powłoki te wykonywane są
często jako dedykowane na narzędzia przeznaczone do konkretnych zastosowań lub na narzędzia specjalne.
Przykłady powlekania
Powłoki PVD zastosowane na frezach ślimakowych:
L.p.
Wyszczególnienie
Jednostka
Rodzaj powłoki PVD
Standardowa
Wielowarstwowa
TiN
TiN/ZrN
TiN/(TiAl)N
1
Grubość
m
m
2¸
4
3¸
5
3¸
5
2
Twardość
HV 0,025
2300
3000
Powłoki PVD zastosowane na płytkach ceramicznych:
L.p.
Wyszczególnienie
Jednostka
Gatunek płytki (podłoża)
TA
TW
TW
Rodzaj powłoki PVD
Standardowa
Wielowarstwowa
TiN
TiN/ZrN
TiN/(TiAl)N
1
Grubość
m
m
2¸
3
3¸
4
4¸
5
2
Twardość
HV 0,025
2300
3000
Efekty stosowania powłok PVD
bardzo duża odporność na ścieranie oraz wysoka i równomierna twardość powierzchni roboczych narzędzi, a w związku z tym znaczny wzrost trwałości narzędzi (zwykle co najmniej dwukrotny, a czasem nawet pięciokrotny) i zmniejszenie kosztów produkcji,
możliwość zwiększenia parametrów skrawania (prędkości skrawania o 40÷60 %) i co za tym idzie wydajności obróbki,
zmniejszenie liczby awarii i wymian narzędzi (skrócenie czasów przestojów),
polepszenie właściwości tribologicznych (zmniejszenie współczynnika tarcia),
poprawa jakości powierzchni obrabianej i dokładności obróbki.
Przykład wzrostu po powlekaniu odporności na zużywanie się płytek z ceramiki tlenkowo-węglikowej:
Korzystny wpływ powłok na wzrost trwałości ostrzy narzędzi z materiałów ceramicznych wynika z obniżenia ilości wydzielanego ciepła dzięki mniejszemu współczynnikowi tarcia, a także ze zmniejszenia skłonności do powstawania wykruszeń przez wyeliminowanie miejsc ich inicjacji.
Wskazniki wzrostu trwałości ostrzy WT po naniesieniu powłok na ceramiczne płytki skrawające gatunku TW (w odmianie TW2)
Usługi
Z uwagi na specyfikę i złożoność technologii nanoszenia powłok PVD, usługi w tym zakresie wykonywane są wg indywidualnych uzgodnień.
Produkty |
Usługi |
