7 onmisbare gereedschapscoatings voor hoogwaardige bewerkingen

Als u uw CNC-bewerkingsoperatie moet verbeteren, loont het om te begrijpen hoe de technologie van gereedschapscoatings een verschil kan maken. Hier zijn enkele goede redenen om een ​​hoogwaardige coating voor snijgereedschap te evalueren voor uw volgende probleemklus.

Goed carbide is belangrijk, maar een goede coating op het oppervlak van dat carbide is vaak van cruciaal belang. In dit artikel interviewen we Dr. Jon W. Paggett, directeur coatingontwikkeling bij Kyocera Hardcoating Technologies, om recente ontwikkelingen in coatings voor snijgereedschappen te bespreken - en hoe ze winkels helpen de productiviteit te verhogen en de gereedschapskosten te verlagen.

De beste gereedschapscoatings voor frezen, boren, frezen

Kyocera SGS Precision Tools is een toonaangevende fabrikant van vingerfrezen, boren en bovenfrezen en biedt veel verschillende gereedschapscoatings. Hoewel de namen eigendom zijn, zijn er de oude standbys, zoals TiN en TiCN, waarmee elke machinist bekend is, evenals enkele relatieve nieuwkomers in het coatingblok. Dit is de top zeven:

• Ti-NAMITE (titaniumnitride)
• Ti-NAMITE-A (aluminium titaannitride)
• Ti-NAMITE-B (titaniumdiboride)
• Ti-NAMITE-C (titaniumcarbonitride)
• Ti-NAMITE-X (eigen nanocomposiet)
• Di-NAMITE (kristallijne diamant)
• Ti-NAMITE-M (eigen nanocomposiet)

Er zijn er meer, maar het is de tweede:AlTiN, samen met zijn siliciumbevattende (AlTiN/Si₃ N₄ ) familieleden - die volgens Paggett TiN grotendeels heeft verdrongen als de go-to-coating voor een breed scala aan toepassingen.

"Het is misschien wel de meest voorkomende, algemeen toepasbare coating die beschikbaar is, en het is een goede, hoogwaardige keuze voor roestvrij staal en sommige superlegeringen", legt hij uit. "Bovendien verbetert de toevoeging van chroom aan verschillende coatings - bijvoorbeeld AlTiCrN en AlCrN - de thermische stabiliteit voor een aantal toepassingen bij hogere temperaturen."

 Wilt u een technische vraag beantwoorden? Vraag het MSC Metalworking Tech Team op het forum.

Hoe de juiste gereedschapscoatings scheuren, delaminatie en gereedschapsfalen voorkomen

Coatings voor snijgereedschappen zijn veel meer dan een stel esoterische chemische verbindingen. De methode die wordt gebruikt om de coatings aan te brengen is net zo belangrijk, evenals de randvoorbereiding van het gereedschap, de laagdikte en de korrelgrootte van het hardmetalen substraat.

"Veel geavanceerde coatings bevatten tegenwoordig nanostructuren zoals nanolagen of nanocomposieten", zegt Paggett. “Ervan uitgaande dat de dikte van deze ultradunne lagen binnen een bepaald bereik kan worden gecontroleerd, dienen ze om de hardheid en slijtvastheid van de coating te verbeteren, met slechts een minimaal verlies aan taaiheid. Deze gelaagde, meerfasige structuren helpen ook bij het afbuigen van scheuren die zich anders in het gereedschap zouden voortplanten.”

Nitridecoatings zijn meestal in het bereik van 2 tot 4 mm, zegt Paggett, waarbij hij opmerkt dat de spanningen tussen coating en substraat toenemen met de laagdikte. Ga te dik en het resultaat kan delaminatie zijn gevolgd door gereedschapsfalen.

En zoals iedereen die een TiC of ander oud gereedschap met CVD-coating heeft gebruikt kan bevestigen, maken dikkere coatings het gereedschap ook "saai" door de radius van de snijkant te vergroten. Dit is voordelig in sommige toepassingen, bijvoorbeeld koolstofstaal en gietijzer, maar voor roestvrij staal, aluminium, gereedschapsstaal en superlegeringen zijn een scherpe rand en positief harkgereedschap over het algemeen de eerste keuze.

Overweegt u hoogwaardige bewerkingen? Leren hoe. Lees " Is het tijd om hoogwaardige bewerkingen te omarmen? ”

De evolutie van coatings voor snijgereedschap

Natuurlijk is de coatingtechnologie sterk veranderd sinds de begindagen van TiC en andere CVD-coatings. De dikste gereedschappen met TiC-coating van vandaag zijn veel scherper dan ze ooit waren.

"Vooruitgang in de toepassing van PVD-coatings omvat kathodeontwerpen die proberen de voordelen van kathodische boog en magnetronsputteren te combineren", zegt Paggett. "Magneetconfiguratie en gepulseerde boog verminderen macrodeeltjes en zorgen voor een gladdere coating van kathodische boogsystemen, terwijl HiPIMS (high power impulse magnetron sputtering) de ionisatieverhouding en depositiesnelheid van sputtersystemen verhoogt. Er worden ook vorderingen gemaakt in plasma-etsconfiguraties, wat de hechting van de coating verhoogt.”

Al dit gepraat over magnetrons en sputtersystemen kan bedwelmende informatie zijn. Voor een machinist is het enige dat belangrijk is de standtijd en hoe snel metaal kan worden verwijderd. Als dat metaal aluminium is, merkt Paggett op, kijk dan eens goed naar een andere nieuwkomer in de coating, titaniumdiboride.

TiB₂ is een uitstekende coating voor aluminiumlegeringen en andere non-ferro toepassingen. De hoge hardheid zorgt voor een goede slijtvastheid in abrasieve siliciumhoudende aluminiumlegeringen en vermindert de snijkantopbouw die uiteindelijk leidt tot gereedschapsbreuk.

En welk effect heeft snijkantvoorbereiding op de prestaties van het snijgereedschap?

"Als je ze onder een microscoop bekijkt, zijn de randen van gereedschappen vrij ruw", zegt Paggett. “Hoge plekken werken als spanningsconcentratoren die kunnen leiden tot voortijdige breuk en verslechtering van de snijkant. Maar de randvoorbereiding verzacht deze ruwheid en introduceert een slijpsteen die de rand verder versterkt.”

De productiviteitsimpact van gereedschapscoatings

Iedereen die de laatste tijd een snijgereedschap heeft gekocht, heeft vrijwel zeker het hogere prijskaartje opgemerkt dat bij deze geavanceerde coatings hoort - 2 tot 3 keer de prijs van "standaard" gereedschapscoatings, is het echt de moeite waard? Paggett denkt van wel.

De potentiële prestatieverbeteringen zijn afhankelijk van een breed scala aan variabelen, waaronder het werkstukmateriaal, de gereedschapsgeometrie, de gereedschapsbanen en de bewerkingsmachine, maar bij bepaalde toepassingen is een materiaalverwijderingssnelheid van 10 keer of meer mogelijk

"De hogere productiviteit en standtijd zullen vrijwel zeker resulteren in een netto verlaging van de totale kosten", voegt hij eraan toe.

Toegegeven, een oudere of ondermaatse werktuigmachine zal deze productiviteitswinst niet ten volle kunnen benutten, maar de langere standtijd zou nog steeds gunstig zijn.

"Met dat in gedachten zijn er specifieke toepassingen binnen de medische en ruimtevaartsector waar ze misschien terughoudend zijn om coatings te gebruiken vanwege biocompatibiliteit of zorgen over materiaaloverdracht", zegt Paggett. "Voor de meeste toepassingen moeten winkels echter nieuwe coatings evalueren en testen zodra ze beschikbaar komen."

Wat zijn je favoriete gereedschapscoatings voor moeilijk te snijden materialen? Praat met uw collega's in de metaalbewerkingsforum . [registratie vereist]