Фрезерный инструмент, используемый при работе станков с ЧПУ, подвергается сильному нагреву и испытывает нагрузки, поэтому на его поверхности появляются различные дефекты. При использовании твердосплавных фрез проблема материальных потерь, связанных с их быстрым разрушением, становится особенно острой. Такой инструментарий изготавливается из дорогостоящих карбидов титана, хрома, вольфрама, тантала с добавкой никеля и кобальта. Использование подобных фрез расширяет область работы станков ЧПУ. Недостатками являются:
- потеря прочности и деформация при нагревании выше 800С;
- более высокая хрупкость, чем у изделий из быстрорежущей стали, появление выбоин при частых ударах;
- дороговизна твердосплавных материалов.
Для повышения стойкости к износу и нагреванию, предотвращения изгибания на поверхность твердосплавного режущего инструмента наносятся специальные покрытия.
Методы нанесения защитных покрытий
Покрытия для фрезерного инструмента должны быть эффективными, но доступными по цене. Важно, чтобы защитный слой был однородным. Его использование не должно повлиять на точность фрезерования, поэтому большое значение имеет выбор технологии нанесения пленок. Наиболее простыми, дешевыми и популярными способами являются:
- Вакуумное напыление (технология PVD – Physical Vapor Deposition) – конденсация паров защитного материала на поверхности металлических изделий, осуществляемая в вакууме.
- Химическое осаждение (технология СVD – Chemical Vapor Deposition) – образование поверхностной пленки при химическом взаимодействии металла с частицами парообразного защитного вещества.
Не менее эффективным, но более дорогим является газотермическое напыление защитных пленок. Для защиты фрез из быстрорежущих сталей используются наиболее простые, дешевые технологии.
Виды покрытий для твердосплавных инструментов
Для нанесения покрытия на фрезы и сверла используются следующие виды покрытий:
- Алмазоподобные (графитовые) покрытия DLC (Diamond Like Carbon). Они наносятся методом вакуумного напыления. По данным, представленным Journal of Vacuum Science & Technology B, пленка толщиной 1 мкр продлевает работоспособность инструмента на срок от 1 недели до 1 года. Использование покрытия толщиной 2 мкр увеличивает продолжительность службы на 2 года-85 лет.
- Нитридные пленки. Они наносятся путем химического осаждения нитридов (TiAlN, AlTiN, CrN), значительно усиливающих термо- и износоустойчивость твердых сплавов.
Характерными свойствами алмазоподобных покрытий являются долговечность, малый коэффициент трения. Нитридные пленки придают инструментарию более значительную термостойкость и твердость. Однако их коэффициент трения является более высоким.
Характеристики наиболее популярных покрытий для твердосплавного инструмента
TiN – универсальное, относительно недорогое покрытие из нитрида титана наносится одним слоем. Пользуется большой популярностью, хотя придает меньшую стойкость, чем другие защитные материалы. Не используется для покрытия титановых изделий.
DLC – алмазоподобная пленка с высоким содержанием углерода. Она эффективно защищает фрезы от налипания абразивных алюминиевых сплавов. Точность обработки заготовок значительно повышается, а истирание твердосплавных поверхностей происходит в 13-20 раз медленнее, чем при использовании инструмента из быстрорежущей стали. Пленка, пористость которой всего 0.5%, обеспечивает надежную антикоррозионную защиту.
CrN (нитрид хрома). Производится обработка металлоизделий, подобная хромированию. Повышенная твердость данного материала (650 HV) усиливает износостойкость фрез и снижает риск их засорения при обработке заготовок из алюминия и меди.
TiAlN (нитрид титана и алюминия) – это состав, обладающий высокой термоустойчивостью. Наносится на инструменты, используемые при работе с абразивными материалами (чугунами, сплавами кремния или алюминия). Применяется также как покрытие для фрез, работающих в условиях повышенного нагрева. Такая защита позволяет фрезеровать без смазочно-охлаждающей жидкости, производить обработку небольших глубоких отверстий на высокой скорости.
TiAlSiN (нитрид титана-алюминия-кремния) – специальное многослойное покрытие высокой твердости и теплостойкости для фрез, предназначенных для обработки чугунов и закаленных сталей.
AlTiN (нитрид алюминия-титана) – теплоустойчивое, антикоррозионное покрытие с высокой адгезией. Наносится на инструмент, используемый для скоростной обработки заготовок из нержавеющей стали.
Если Вам необходимо нанести покрытие на фрезы, то компания Изготовим Инструмент готова сделать работу быстро и качественно.