совершенствование инструментальных покрытий

20 СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ ПОКРЫТИЙ по материалам зарубежных исследований ▪ низкий коэффициент трения; в пределах 0,15 – 0.35, ▪ высокая термостойкость 900 – 1200˚С, ▪ высокая стойкость к окислению, 800 – 1000˚С, ▪ химическая устойчивость к инструментальному материалу, ▪ высокая твердость, ▪ высокая вязкость, ▪ низкая теплопроводность 0,35 – 0,5, ▪ высокая стойкость к абразивному износу. Инструментальные покрытия доказали свою эффективность – сегодня в развитых странах примерно 70% инструмента производится с покрытиями. В среднем современные покрытия позволяют увеличить стойкость режущего инструмента до 30%. В последнее десятилетие проводились широкомасштабные исследования в этой области с целью создания новых, еще более эффективных, технологичных или специализированных покрытий. Некоторые результаты ведущих производителей приведены ниже. ОСНОВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ НАНЕСЕНИЯ PVD, CVD, МТ-CVD Виды покрытий ▪ однослойные, ▪ многослойные, ▪ нанослойные (основано на чередовании нанослоев), ▪ наноградиентные (свойства постоянно меняются по глубине покрытия) Например, содержание алюминия постепенно увеличивается по глубине, ▪ нанокомпозитные (с применением нанокомзитов), ▪ комбинации вышеперечисленных покрытий. Примеры нанокомпозитных покрытий: ▪ nACRo (nc-AlCrN/a-Si3N4), ▪ nACo (nc-AlTiN/a-Si3N4), ▪ nACVIc (nc-AlCrN/a-Si3N4) + CBC. К современным покрытиям этих типов предъявляются следующие требования: PVD покрытие наносится при температурах до 550˚С, что обуславливает его применение для быстрорежущего инструмента. Процесс заключается в нанесении слоя или слоев физическим осаждением. Покрытия характеризуются меньшей толщиной, поэтому применяются для режущих кромок с маленьким радиусом скругления, позволяющих снизить силы резания, улучшить стружкодробление, предотвратить вибрации. CVD покрытие наносится химическим осаждением при температурах до 1100˚С. Для снижения вредного воздействия температуры на свойства твердого сплава был разработан способ нанесения покрытия CVD при температурах около 800°С, который получил название среднетемпературного метода CVD (MT- CVD) в отличие от высокотемпературного (HT- CVD). Метод позволил уменьшить снижение вязкости. В таблице 1 представлены некоторые виды PVD покрытий для упрочнения режущего инструмента и технологической оснастки, ре- Таблица 1 Вид покрытия Общая характеристика Назначение Цвет AlTiSiN толщина 2-5 мкм - высокая твердость, - предельно высокая температурная твердость для высокопроизводительной и обычной обработки возможно нанесение декоративного голубого поверхностного слоя фиолетово-голубой AlTiN толщина 2-5 мкм - высокое содержание алюминия - высокая температурная стойкость - для сухой высокоскоростной обработки - особенно хорошо для твердой обработки - однослойное - для чистовой и черновой - обработки в стабильных условиях - многослойное - для прерывистого резания черный AITiN толщина 2-5 мкм - высокопроизводительное покрытие с высоким содержанием алюминия, высокой температурной стойкостью - стабильность кромки особенно рекомендуется для точной обработки и нарезания резьбы метчиком черный TiN, нитрид титана, толщина 2-5 мкм покрытие общего назначения для обработки резанием - для обработки резанием - для обработки давлением - для литейных форм - для снижения трения золотой CrN, нитрид хрома, толщина 2-4 мкм оптимальное покрытие для обработки давлением - для штампов и пресс-форм - для деталей машин - однослойное - для чистовой и ч