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  • Descripción general de los revestimientos de herramientas
    Jan 24, 2018

    Las herramientas de corte recubiertas se refieren a las herramientas que tienen una capa delgada de metal refractario o compuestos no metálicos en su superficie de carburo cementado o acero de alta velocidad (HSS), la película también puede depositarse en cerámica, diamante, nitruro de boro cúbico (CBN) y otras cuchillas de material superduro). Como barrera química y barrera térmica, la película puede reducir la difusión y las reacciones químicas entre la herramienta y la pieza de trabajo, lo que reduce el desgaste de la media luna. Las herramientas de corte recubiertas tienen las características de alta dureza superficial, buena resistencia al desgaste, buena estabilidad química, gran resistencia al calor y a la oxidación, bajo coeficiente de fricción y baja conductividad térmica, y estas ventajas pueden mejorar la vida útil de la herramienta 3 a 5 veces. herramienta sin recubrimiento durante el corte, también, la velocidad de corte se puede mejorar en un 20% a 70%, la precisión de mecanizado se puede mejorar en 0,5 a 1, y los costos de consumo de la herramienta se pueden reducir en un 20% a 50%. Como resultado, las herramientas de corte recubiertas se han convertido en el símbolo de las herramientas de corte modernas y su relación de uso en herramientas de corte es más del 50%. En la actualidad, todo tipo de herramientas utilizadas en el corte incluyen herramientas de torneado, herramientas de perforación, taladros, escariadores, brocas, roscas, colectores de hilo, cabezales fresados, fresas, herramientas de conformado, placas de corte de engranaje y cortador de ranuras, todos pueden usar procesos de recubrimiento para mejorar el rendimiento  


    Existen cuatro tipos de herramientas recubiertas: herramientas HSS recubiertas, herramientas recubiertas de carburo cementado, herramientas de cerámica recubiertas y cuchillas recubiertas de materiales superduros (diamante o nitruro de boro cúbico). Pero las herramientas recubiertas de HSS y las herramientas recubiertas de carburo cementado son las más utilizadas. Los revestimientos en cuchillas cerámicas y superduras son materiales con una dureza menor que el sustrato. El propósito es aumentar la resistencia a la fractura de la superficie de la cuchilla (la resistencia a la fractura puede mejorarse en un 10%), lo que puede ayudar a reducir la formación de copos y la rotura de la cuchilla y ampliar la gama de aplicaciones.


    Método de recubrimiento


    En la actualidad, hay dos tipos de métodos de recubrimiento comúnmente utilizados en la producción: el método de deposición física de vapor (PVD) y el método de deposición química de vapor (CVD). La temperatura de deposición de PVD es 500 , con el espesor del recubrimiento es de 2 ~ 5 μ m. La temperatura de deposición de CVD es de 900 ~ 1100 , con un espesor de revestimiento de 5 ~ 10 μ m, también, el equipo de CVD es simple y el revestimiento de CVD es muy uniforme. Las herramientas HSS utilizan comúnmente el método PVD porque la temperatura de deposición de PVD no supera la temperatura de revenido del acero de alta velocidad. La mayor parte del carburo cementado utiliza el método de CVD, porque cuando se recubre, se formará una capa frágil de descarburación (fase η) entre el recubrimiento y el sustrato debido a su alta temperatura de deposición. En los últimos diez años, con el desarrollo de la tecnología de recubrimiento, el carburo cementado también puede usar el método PVD. Como un proceso de recubrimiento compuesto, la combinación de PVD y CVD se llama método PACVD (método de plasma CVD). El método PECVD utiliza plasma para promover reacciones químicas, y la temperatura del recubrimiento puede reducirse a menos de 400 (actualmente la temperatura del recubrimiento se ha reducido a 180 ~ 200 ), lo que garantiza que no haya propagación, cambio de fase o reacción de intercambio entre sustrato de carburo cementado y el material de recubrimiento y luego para mantener la dureza original de la cuchilla. Este método es particularmente efectivo para revestimientos superduros de diamante y nitruro de boro cúbico (CBN).


    Al adoptar el método CVD, el filo necesita tratamiento de pasivación por adelantado (el radio del círculo romo es generalmente de 0.02-0.08 mm, y la resistencia del filo aumenta con la ampliación del radio del círculo romo). Por lo tanto, el filo no es tan afilado como la cuchilla sin recubrimiento. Como resultado, las herramientas de corte que requieren filo cortante deben usar el método PVD. El recubrimiento no solo puede depositarse en la cuchilla de corte general, sino también en la herramienta sólida, y ahora puede recubrirse con herramientas de carburo cementado soldadas. Adoptar el método PCVD en las brocas de carburo cementado puede hacer que la vida de las brocas sea 10 veces más larga que la broca de acero de alta velocidad; la eficiencia se puede mejorar hasta 5 veces.

       

    Materiales de revestimiento


    Los materiales de recubrimiento deben cumplir con los requisitos de alta dureza, buena resistencia al desgaste, buena estabilidad química, sin reacción química con el material de la pieza de trabajo, buena resistencia al calor y a la oxidación, bajo coeficiente de fricción, buena adhesión con el sustrato, etc. Claramente, un único material de recubrimiento es difícil de cumplir con los requisitos anteriores. Por lo tanto, el material de revestimiento duro ha entrado en una nueva etapa que desarrolla películas gruesas, revestimientos compuestos y revestimientos multicomponentes desde el comienzo de un solo TiC, TiN, Al 2 O 3 . La composición de Recién desarrollado TiCN, TiAlN, TiAlN múltiple, ultrafino, recubrimiento súper multicapa y TiC, TiN, Al 2 O 3 recubrimientos, así como la nueva matriz de deformación anti-plástico hacen un progreso significativo en la mejora de la tenacidad del recubrimiento , la fuerza de unión del revestimiento y el sustrato, la resistencia al desgaste del recubrimiento, etc.


    En la actualidad, la tecnología que recubre la película de diamante sobre el sustrato de carburo cementado alcanzó un gran avance, puede mejorar ampliamente el rendimiento de la herramienta. El material de recubrimiento duro más maduro y más utilizado es el TiN, pero la fuerza de unión entre el recubrimiento de TiN y el sustrato es menor que el recubrimiento de TiC, el recubrimiento de TiN es fácil de despegar y la dureza es menor que la del TiC. Cuando la temperatura de corte es alta, el recubrimiento de TiN es fácil de oxidar y ablacionar. El recubrimiento de TiC tiene una mayor dureza y resistencia al desgaste, así como una buena resistencia a la oxidación, pero es frágil y tiene poca resistencia al impacto. TiCN tiene las ventajas de TiC y TiN, puede controlar las propiedades de TiCN al cambiar continuamente la composición de C y N durante el proceso de recubrimiento y luego formar una estructura multicapa con diferentes composiciones, reduciendo así el estrés interno del recubrimiento. mejorando la tenacidad, aumentando el espesor del recubrimiento, evitando el crecimiento de grietas y reduciendo la descamación. El recubrimiento a base de TiCN es adecuado para el procesamiento de acero ordinario, acero aleado, acero inoxidable y fundición resistente al desgaste, etc. La velocidad de eliminación del material puede aumentarse de 2 a 3 veces al mecanizar con ella.


    TiAlN, CrN, TiAlCrN son materiales de revestimiento duro recientemente desarrollados en los últimos años. Las cuchillas recubiertas con TiAlN han sido comercializadas. Con buena estabilidad química y resistencia al desgaste por oxidación, la vida útil de la herramienta es 3-4 veces mayor que el recubrimiento TiN cuando se trabaja con acero de alta aleación, acero inoxidable, aleación de titanio y aleación de níquel. Además, si hay una concentración adecuada de aluminio en el revestimiento TiAlN, se formará una capa de película protectora dura inerte entre la cara de la herramienta de corte y la interfaz del chip, con un buen aislamiento térmico, esta película puede usarse efectivamente para corte a alta velocidad. CrN es un tipo de recubrimiento libre de titanio que es adecuado para cortar titanio, aleaciones de titanio, cobre, aluminio y otros materiales blandos con buena estabilidad química y sin pegajosidad. TiAlCrN es un recubrimiento de estructura de gradiente con alta tenacidad y dureza, así como un pequeño coeficiente de fricción, es adecuado para fresas, placas, grifería y otras herramientas; el rendimiento de corte es significativamente mejor que el TiN.



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