Platforma znanja

Rezni alati - Koja je prevlaka prava?

 Danas je prevučeno oko 95 posto oštrica alata od tvrdog metala.Povećanjem površinske tvrdoće povećava se otpornost alata na habanje, smanjenjem otpora klizanju pri odvodnji strugotina zbog ultra glatkih površina smanjuje sklonost zavarivanju i stvaranju naslaga na oštrici, a izolacijski učinak sloja povećava tvrdoću pri povišenim temperaturama.Kao rezultat, postiže se značajno dulji vijek trajanja.

U osnovi postoje dva postupka prevlačenja: PVD prevlakom (fizikalno taloženje pare) i CVD prevlakom (kemijsko taloženje pare). 

Primjer: AlTiN prevlaka

CVD prevlake

Kemijsko odvajanje plinske faze (kemijsko taloženje pare - CVD) metoda je za proizvodnju prevlaka s niskim rezidualnim naprezanjem pomoću termički induciranih kemijskih reakcija.  

Polazni materijali za prevlačenje se isparavaju i u plinovitom stanju odvode u zonu prevlačenja. Plin se zatim razgrađuje ili reagira s drugim polaznim materijalima, a zatim se taloži kao tanak sloj na podlozi. To se može učiniti u vakuumu ili pod atmosferskim tlakom.  

Kako bi se omogućile površinske reakcije, potrebne su temperature podloge do 1000 Celzijevih stupnjeva. Ove procese može podržavati plazma, koja povećava brzinu reakcije, pri čemu se temperatura prevlake može smanjiti.   

CVD proces primjenjuje se za nanošenje prevlaka debljine od 5 do 12 µm, u nekim slučajevima i do 20 µm. Upotrebljavaju se materijali TiC, TiCN, TiN i aluminij oksid (Al203). Prevlake se mogu nanositi u jednom ili više slojeva. 

Svojstva CVD prevlaka

  • Malo rezidualno naprezanje prevlake
  • Vrlo dobro prianjanje sloja 
  • Visoka elastičnost
  • Mogući slojevi do 20 µm
  • Vrlo dobra homogenost prevlake
  • Mogućnost unutarnjeg prevlačenja i složene geometrije
  • Kod debelih slojeva, vrlo dobar učinak zaštite od topline
  • Pri tokarenju i glodanju lijevanog materijala moguće su brzine rezanja koje se inače mogu postići samo s reznom keramikom.
  • Visoke temperature procesa uzrokuju lomljivost podloge od tvrdog metala i na taj način smanjuju žilavost rezne oštrice.
  • Debeli nanosi slojeva od 20 µm dovode do zaobljenja i tako smanjuju oštrinu rezne oštrice. 

Dijamantna prevlaka

 Prevlaka od dijamanta je poseban oblik CVD prevlake:Kako bi se to postiglo, uvedeni vodikov plin se na visokim temperaturama (2000 stupnjeva Celzijusa) ili paljenjem pomoću plazme razdvaja na vodikove radikale. Ti radikali tada reagiraju zajedno s također dovedenim plinom koji sadrži ugljik (uglavnom metan, CH4), što dovodi do nakupljanja ugljika na površini podloge. Ako se slijede ispravni parametri procesa, taj se ugljik taloži u kristalnom obliku dijamanta.Dijamantne prevlake vrlo su pogodne za obradu vrlo abrazivnih materijala, poput grafita ili CFK komponenti.

Područje primjene CVD-a

CVD prevlake su prvi izbor kada se radi o otpornosti na trošenje, kao što je općenito kod tokarenja nehrđajućeg čelika i bušenja rupa u čeliku, gdje debele CVD prevlake omogućuju otpornost na habanje. Isto tako kod vrsti za glodanje u ISO P, ISO M i ISO K. Pri bušenju se vrste u CVD-u obično primjenjuju na vanjskom reznom rubu. 

Ako imate dodatnih pitanja, slobodno se javite našoj savjetodavnoj službi.

Naš korisnički centar možete dobiti od ponedjeljka do petka od 9:00 sati do 18:00 sati

PVD prevlake

 Za razliku od CVD procesa, PVD procesi temelje se na čisto fizikalnim procesima djelovanja. Radi se o pari materijala koja se kondenzira na površini podloge.Tako da čestice pare dođu do komponenti i ne gube se uslijed raspršivanja na čestice plina, pritom se radi pod negativnim tlakom.Budući da se postupak proizvodnje PVD-a odvija na nižim temperaturama od 400 do 600 stupnjeva Celzijevih, svojstva osnovnog materijala manje se narušavaju nego kod postupaka s CVD-om. Stoga se uglavnom zadržava žilavost specijalnih, sitnozrnatih tvrdih metala.

Razlikujemo četiri glavne vrste PVD prevlaka: Hlapljenje, katodno raspršivanje (spaterovanje), lučno isparavanje i ionsko oblaganje. Od najvećeg je značaja raspršivanje.Kod različitih PVD varijanti, gotovo svi metali i ugljik mogu se odvajati u vrlo čistom obliku. Ako se u proces dodaju reaktivni plinovi kao što su kisik, dušik ili ugljikovodik, mogu se odvojiti i oksidi, nitridi ili karbonidi.

Svojstva PVD-a

  • Visoka čistoća slojeva
  • Mali toplinski utjecaj na podlogu - zadržava se žilavost
  • Materijal sloja po želji
  • Mala tolerancija debljine sloja
  • Izvrsno prianjanje (također putem dodatnih međuslojeva)
  • razmjerno male debljine sloja 

Područje primjene PVD-a

Vrste s PVD prevlakom se zbog svojih žilavih, ali oštrih reznih rubova preporučuju za ljepljive materijale. Područja primjene obuhvaćaju sva glodala i svrdla od tvrdih metala, kao i većinu vrsta za urezivanje, narezivanje navoja i glodanje. Vrste prevučene PVD-om također se u velikoj mjeri upotrebljavaju kod završne obrade i kao vrste za središnji stupanj rezanja pri bušenju. 

Višeslojno

 Ako je potrebna visoka žilavost, u ponudi je višeslojna prevlaka.Pritom se nanosi do 2000 pojedinačnih slojeva, svaki debljine samo nekoliko nanometara. Višeslojna struktura sloja sprječava širenje pukotina koje nastaju tijekom strojne obrade prema unutra. Odstranjeni materijal ne može tako brzo prodrijeti u reznu oštricu kako bi se otvorila. Višeslojnim prevlakama zato se postiže dulji vijek trajanja. Osim strukture sloja, važan je i gornji sloj (pokrovni sloj). Konkretno, neželjezni metali imaju tendenciju ka stvaranju izgrađenih rubova, koji povećavaju sile rezanja i temperature, a time i trošenje alata. Ovaj se problem minimalizira s pomoću gornjih slojeva s malim trenjem. 

Koji je materijal za rezanje pogodan za što?

U CVD prevlaci obično se upotrebljavaju TiC, TiCN, TiN i aluminijev oksid (Al203). Gotovo svi metali i ugljik mogu se eliminiraiti s različitim PVD varijantama. Radi orijentacije, ovdje ćete pronaći pregled svojstava najčešćih spojeva:

TiN: Prevlaka titanij-nitrid

  • Najčešće primjenjivana standardna prevlaka i univerzalno primjenjiva
  • Kemijski spoj titanija i dušika
  • Nanotvrdoća: do 24 gigapaskala (GPa)
  • Debljina sloja:1-7 μm
  • Koeficijent trenja: 0,55 μ
  • Temperatura primjene: 600 °C
  • Primjena: Čelik (N/mm²) < 900, mesing i lijevano željezo
  • U aluminiju samo sa stacionarnim alatnim strojevima i prisilnim hlađenjem tekućinom
  • Preporučuje se hlađenje
  • Vijek trajanja alata tri do četiri puta dulji od vijeka alata bez prevlake

TiAlN: Prevlaka titanij-aluminij-nitrit

  • Svestrana prevlaka
  • Ovisno o primjeni, do deset puta dulji vijek trajanja
  • Visoka tvrdoća pri visokim temperaturama i otpornost na oksidaciju
  • Velika brzina rezanja
  • Kemijski spoj titanija, aluminija i dušika
  • Nanotvrdoća: do 35 gigapaskala (GPa)
  • Debljina sloja:1-4 μm
  • Koeficijent trenja: 0,5 μ
  • Temperatura primjene: 800 °C
  • Primjena: Čelik (N/mm²) < 1100, nehrđajući čelik (plemeniti čelik), legure titanija, lijevano željezo, kiseline, mesing, bronca i plastika
  • Hlađenje nije nužno potrebno

AlTiN: Prevlaka aluminij-titanij-nitrit

  • Ovisno o primjeni, do četrnaest puta dulji vijek trajanja
  • Vrlo visoka tvrdoća pri visokim temperaturama i otpornost na oksidaciju
  • Kemijski spoj aluminija, titanija i dušika
  • Nanotvrdoča: do 38 gigapaskala (GPa)
  • Debljina sloja:1-4 μm
  • Koeficijent trenja: 0,7 μ
  • Temperatura primjene: 900 °C
  • Primjena: Čelik (N/mm²) < 1300, nehrđajući čelik (plemeniti čelik)
  • Hlađenje nije nužno potrebno

TiCN: Prevlaka titan-karbon-nitrit

  • Ovisno o primjeni, četiri do pet puta dulji vijek trajanja
  • Vrlo velika tvrdoća i istodobno dobra žilavost
  • Kemijska veza titanija, ugljika i dušika
  • Nanotvrdoća: do 32 GPa
  • Debljina sloja:1-4 μm
  • Koeficijent trenja: 0,2 μ
  • Temperatura primjene: 400 °C
  • Primjena: Čelik (N/mm²) < 1300, nehrđajući čelik (plemeniti čelik)
  • Hlađenje je potrebno pri većim brzinama rezanja