Тенденции в технологията за покритие на инструментите

Първият пазар, който трябва да се проучи, е пазарът на покритие на инструменти. Усъвършенстването на живота на инструментите е резултат от няколко модернизирани функционалности, в зависимост от използването на инструмента. Твърдостта, температурната устойчивост и контакта между инструмента и материала, който трябва да бъде нарязан или оформен, могат да бъдат повлияни положително. В някои случаи покритите инструменти могат да реализират живота на инструмента, който е десет пъти по-дълъг от инструментите, които не са покрити. Една важна тенденция, която оказва влияние върху покритията на инструментите, е изрязването на леки материали. В автомобилната индустрия се избират леки материали поради по-малкото потребление на гориво и по-малко емисии на CO 2. В резултат на това, материали като алуминиеви, магнезиеви и въглеродно подсилени пластмаси стават все по-важни. Освен намаленото тегло, тези материали имат едно общо нещо - имат тенденция да се придържат към режещия инструмент, което води до по-кратък живот на инструмента. Тази тенденция е стимулирала развитието на DLC покритие, което е безводно диамантно като въглеродно покритие с нисък коефициент на триене.

Кръстосани трибологични приложения

Това е практически пример за кръстосано развитие, произхождащо от трибология и приложено на пазара за нанасяне на покрития за инструменти. При трибологични приложения това покритие от водород без диамантени въглеродни (DLC) покрития се използва за намаляване на износването и триенето. Приложено в индустрията за инструменти, DLC покритията са доказали, че са изключително подходящи за рязане на леки метали и пластмаси подсилени с влакна, които са склонни да се придържат към инструмента. Ta-C покритието за инструменти е много по-тънко, с типична дебелина на слоя от 0,5 μm. При DLC покритие, животът на инструмента може значително да се увеличи. Покритията се отлагат с технология за отлагане на дъгата, като се използват кръгови дъгови катоди, които гарантират силна адхезия на самото покритие.

Ефективност на разходите

Във всяка индустрия ефективността на разходите е фактор, който се нуждае от постоянно внимание. Инструменталната индустрия не е изключение. Цената на покритията на инструментите е само малка част от общата цена на инструмента, но тъй като процесът на нанасяне на покритието е разположен в края на производствената линия, е много важно покритието да е с високо качество. Поради това при нанасянето на инструмента надеждността е също толкова важен фактор, колкото и разходите. При разработването на нова технология с кръгова дъга за депониране на нитридни покрития, компаниите ще се съсредоточат върху това, че много фактори на разходите за собственост ще бъдат по-ефективни от всякога. Характеристиките ще бъдат кратки периоди от време, висока целева ефективност и гладки покрития, които се нуждаят от минимална обработка. Смяната на еталонните покрития се случва сега, когато доказаната технология се разшири с високо функционално AlCrN покритие за плочки, използвани за рязане на предавки.

устойчивост

Познаването на устойчивите производствени методи става все по-широко разпространено, също в индустрията на инструментите и свързаните с тях области нагоре и надолу по веригата на доставки. Важни фактори тук са бъдещият недостиг на суровини, потреблението на енергия, възобновяемата енергия, токсичността на материалите и рециклирането в биологични или промишлени среди. В инструменталната индустрия някои отговори на тези предизвикателства се срещат при по-висока скорост на инструмента и скорост на подаване. Някои инструменти с покритие могат да постигнат не само по-дълги дължини на рязане, но и по-голяма дълбочина на рязане на контакт, което спестява време и енергия по протежение на пътя. Скоростта на подаване на броячите в минута се определя. Друга тенденция, която се дължи на устойчивостта, както и на ефективността на разходите, е по-малкото използване на охлаждащи течности. Сухото рязане или минималното количество смазване (MQL) са тенденции, което води до повишени температури на инструмента за рязане на ръбовете и следователно нужда от подобрена устойчивост на окисляване.

Температурна устойчивост

Тенденциите в инструменталната индустрия са свързани. Тенденциите за ефективност на разходите и за екологично съзнание водят до по-ниска употреба на охлаждащи течности, което на свой ред води до по-високи температури по време на рязане. Отрасълът отговаря с различен избор на компонентни материали и покрития, които могат да издържат на високи температури. Компонентните материали, като сплави от титан (Ti) и никел (Ni), са трудни за нарязване поради тяхната склонност към залепване и твърдост, но покритието ta-C няма да донесе никакви решения тук, поради максималната работна температура около 500 ° C. Нитридните покрития са по-добри решения. Те могат да работят при нива на работна температура до 1100 ° C или дори 1500 ° C (Таблица 1). Разработено е приложение, насочено към адаптиране на покритията, направени с технология с кръгови дъги, за специфични приложения, като например високоскоростно фрезоване и дообработка. За рязане на титан TiAlN покритието, произведено със специфична технология с кръгова дъга, може да даде отлични резултати. Освен това има разработки по отношение на силиконовите нанокомпозитни покрития и финото настройване на AlTiN за специфични приложения.

заключение

Тенденциите в инструментални, трибологични и декоративни пазари осигуряват много възможности за PVD и PACVD покритие технология. Голяма част от изследванията и разработките се извършват от екипи, състоящи се от производители на покритие, университети и отрасъл за подобряване и оптимизиране на покритията. Следва да се обърне допълнително внимание на пресичанията между различните пазари. Опитът от едно приложение може да даде много принос за по-нататъшното развитие на технологиите и покривните решения за друго приложение, понякога на съвсем различен пазар. Кросоувърите могат значително да ускорят развитието.