Prevlečeni rezalni materiali

PREVLEČENI REZALNI MATERIALI

Lastnosti HSS jekel in KT izboljšamo z raznimi prevlekami. Te prevleke lahko nanesemo na kemičen način ali na način vakuumske depozicije. Kemični načini se opuščajo, ker spremenijo strukturo in sestavo osnovnega rezalnega materiala. V začetku 80. let so izumili vakuumske postopke, ki ne spremenijo strukture osnovnega materiala.

Debelina prevlek je 1-20 μm, odvisno od namena. Tanke prevleke (1-5 μm) nanašamo s tehniko fizikalnega nanašanja iz parne faze PVD, za debelejše (4-20 μm) pa se uporablja tehnika kemičnega nanašanja iz parne faze CVD

Vrste in lastnosti trdih prevlek

Nanašanje trdih prevlek na različna rezalna orodja ima v odrezovalni tehniki velik pomen.

titanov karbonitrid TiCN
titanov karbid TiC
titanov nitrid TiN
aluminijev oksid Al₂O₃.

Danes se uporablja večinoma večplastne prevleke.

Lastnosti zaščitne prevleke:

finozrnatost trdih prevlek zmanjšuje trenje pri odrezovanju (manjše segrevanje pri večji hitrosti)
velika trdota na površini, kar povečuje odpornost proti obrabi.
Preprečujejo adhezijo, ustvarjanje nalepka na rezalnem robu
Učinkuje kot difuzijska prevleka (difuzija je prehajanje kemičnih elementov)
majhna toplotna prevodnost, da se neposredno zaščiti osnovni material pred pregretjem- povečanje kemične in termične stabilnosti

Pomanjkljivosti trdih prevlek:

Hitrosti odrezovanja orodij, na katera so nanešene trde prevleke, so bistveno večje od tistih, ki jih dopušča osnovni material orodja. Vendar se trda prevleka sčasoma obrabi in ker osnovni material ne prenese tako velike hitrosti, lahko pride celo do loma orodja…

Postopek nanašanja trdih prevlek

Šele v osemdesetih letih je z razvojem posameznih vakuumskih tehnik nanašanja postalo mogoče uspešno industrijsko nanašati trde zaščitne prevleke tudi na orodja.

Postopek fizikalnega nanašanja v vakumu – PVD, ki poteka pri temperaturi okoli 550^oC, je predvsem primeren za nanašanje trdih prevlek na orodja iz hitroreznega jekla.

Površina orodij mora biti kemično čista, debelina prevleke pa je običajno od 3…5m m.

Pomanjkljivost procesa je v majhni hitrosti nanašanja (1m m na uro).

CVD – kemični način nanosa prevleke. Posebne peči, v to peč dovajamo ustrezno kombinacijo plina.

Prevleka CVD se nanese na površino pri temperaturi okrog 1000 °C.

Postopek CVD se uporablja za izdelavo debelejših prevlek, ki zagotavljajo visoko obstojnost proti abrazivni obrabi.

PVD prevleke so veliko tanjše 5 mikronov napram CVD prevlekam 20 mikronov. Po večini se več uporabljajo PVD prevleke, ker so tanjše je orodje ostrejše in so bolj žilave kot CVD prevleke

Za struženje v skupini P z visoko stopnjo toplotne stabilnosti, kjer ni potrebe po visoki žilavosti, se lahko uporabi običajna prevleka CVD (debeline približno 20 μm).
Za fino obdelavo nerjavnega jekla v področju uporabe M je primerna prevleka PVD, saj sta ostrina in visoka stopnja žilavosti bistveno pomembnejši od visoke obstojnosti rezalnega roba proti obrabi.
Rezalna orodja iz karbidne trdine imajo pogosto prevleke PVD. Poleg tega, da morajo biti rezalni robovi za tanke odrezke zelo ostri, so lahko prisotne tudi stroge zahteve v zvezi s tolerancami mer orodja. Pri prevlekah PVD imamo možnost, da dele rezalnega orodja ustrezno zaščitimo pred neželenim nanosom prevleke, medtem ko se lahko pri postopku CVD zgodi, da mere pritrdilnih ploskev izpadejo iz tolerančnega polja, ko se nanje naloži prevleka.

	HSS	Trda kovina	TiC	TiN	TI(C,N)	TiAlN	CrN	Al₂O₃
Barva			Srebrno metalna	Zlata	Temno siva	Antracit	Srebrno metalna	Črna
Mikrotrdota HV 0.05	1000	1200-1700	3100	2300	2600-3400	2400-3300	1900	2300
Trdota HV pri 800°C	–	600-800	500-700	700-800	600-800			900-1200
Oksidacijska odpornost	zmerna	zmerna	zmerna	dobra	zmerna	zelo dobra	zelo dobra	zmerna
Top. prevodnost W/mK		90	30	39	visoka	50		25
Delovna temperatura				450°C	350°C	800°C	600°C	visoka
Tipična področja uporabe			Abrazivno odporen	Preoblikovanje pločevine Dekoracija Indikator obrabe	Preoblikovanje pločevine Navoji Prekinjeno odrezavanje	HSC obdelava Suho odrezavanje Navoji Obdelava v trdo	Boljša adhezija Plastika Preoblikovanje Korozijska zaščita	Litine, jekla Suho odrezovanje Težko obdelovalni materiali