Témata
Reklama

Odolnost slinutých karbidů proti teplotním a mechanickým rázům

V třetí, závěrečné části příspěvku k problematice odolnosti VBD SK proti teplotním a mechanickým rázům se budeme zabývat vlivem technologie povlakování na výsledný mezný počet rázů při zkoušce čelním soustružením čepů.

V současné době většina předních světových výrobců používá dva základní typy povlaků vyměnitelných břitových destiček. Jedná se o povlaky nanášené metodou CVD, respektive MT CVD a povlaky nanášené metodou PVD.
Reklama
Reklama

Phycical Vapour Deposition

Metoda PVD (fyzikální napařování) je charakteristická nízkými pracovními teplotami (pod 500 (C). Tato metoda se používá i pro povlakování nástrojů z rychlořezných ocelí (nízká teplota zaručuje, že nedojde k tepelnému ovlivnění nástroje). Povlak je vytvářen napařováním, naprašováním nebo iontovým plátováním. PVD vrstvy jsou charakteristické vnitřním tlakovým pnutím, které má tendenci k uzavírání trhlin vzniklých tepelným a mechanickým namáháním VBD.

Chemical Vapour Deposition

Chemické napařování z plynné fáze (metoda CVD) probíhá za vysokých teplot (700 - 1500 (C). Tato metoda povlakování SK může být realizována ve třech variantách: tepelně indukovaná, plazmaticky aktivovaná či fotonově indukovaná (např. laserem). Určitou modifikací jsou pak vrstvy nanášené metodou MT CVD. Na rozdíl od konvenční CVD technologie, při které je teplota nanášení povlaku vysoká, MT CVD technologie umožňuje použít teploty podstatně nižší (700 - 850 °C). Hlavní výhodou této technologie je to, že v důsledku nižší reakční teploty dochází ke značnému nárůstu houževnatosti, případně jejímu zachování. K dalším přednostem vrstev nanášených metodou MT CVD patří fakt, že základní materiál (slinutý karbid) se nepodílí na ovlivňování povlaku. Difuze uhlíku ze substrátu přes povlak je zanedbatelná, což má velký význam v tom, že je prakticky vyloučen vznik křehké (-fáze.
Vrstvy CVD, respektive MT CVD jsou charakteristické tahovým vnitřním pnutím. To může přispět k šíření trhlin na ostří VBD.
Výsledky testů VBD s výše uvedenými typy povlaků jsou názorně dokumentovány ve sloupcovém diagramu. Jednalo se o čelní soustružení zkušebního obrobku s válcovými čepy s VBD: CNMG 120408E-DM z materiálu H30 s povlaky CVD a PVD. Řezné podmínky a výsledky jsou uvedeny v tabulce.
V diagramu jsou porovnány hodnoty průměrného mezního počtu rázu a jejich rozptylu u VBD stejného tvaru se stejnými substráty H30 vyrobenými v jedné tavbě povlakované metodou CVD a metodou PVD. Mezi destičkami s povlaky PVD a CVD byl zjištěn řádový rozdíl ve střední hodnotě mezního počtu rázů i v jejím rozptylu. Výsledky testu vyznívají jednoznačně příznivěji pro VBD s povlakem PVD.
Z dlouhodobě prováděných testů s různými typy povlaků lze stanovit trend vlivu typu povlaků na odolnost proti rázovému zatížení. Nejlépe cyklickému zatížení zkouškou přerušovaným řezem na čepech odolávají VBD s povlakem PVD. Poněkud horších výsledků dosahují VBD s povlakem naneseným metodou MT CVD. Nejmenší odolnost proti uvedenému způsobu zatížení vykazují VBD s vrstvami nanesenými metodou CVD. Uvedené pořadí nikterak nevypovídá o odolnosti destiček se sledovanými povlaky při zkoušce řezivosti, sledující trvanlivost při podélném soustružení.

Závěr

Tvoření třísky při obrábění je prakticky vždy ve větší či menší míře nestabilním procesem. Periodické kolísání řezné síly může zásadním způsobem ovlivnit proces opotřebení břitu nástroje SK po kvantitativní i kvalitativní stránce.
Kolísání řezné síly vyvolává cyklické zatížení břitu, které může významnou měrou přispět k porušení břitu únavou materiálu v bezprostřední blízkosti ostří. Mikropórovitost, výskyt křehkých strukturních složek i charakter zbytkových napětí v povrchových vrstvách, které závisejí na technologických parametrech, hrají významnou roli při únavovém narušení břitu. Výsledky zkoušky přerušovaným řezem hodnotící prakticky únavovou pevnost břitu a jimi stanovená hodnota mezního počtu rázů mohou ovlivnit různé nehomogenity na povrchu i uvnitř zatěžované části břitu. Tyto nehomogenity mohou svým "vrubovým" účinkem vést ke koncentraci napětí, která může iniciovat vznik trhlin, jež později vedou k destrukci břitu. Významnou roli mohou hrát i zbytková napětí vzniklá v procesu povlakování, resp. jejich charakter. Tato napětí v superpozici s napětími od teplotních a mechanických rázů mohou šíření trhlin a mezní počet rázů zásadním způsobem ovlivnit.
Z povrchových nehomogenit břitu přicházejí v úvahu mikroskopické trhliny vzniklé při úpravě břitu (rektifikace, ostření), které nemusí být objeveny ani při kontrole dílenským mikroskopem.
Vrubovým účinkem může působit i extrémní nerovnost (podélná drsnost) ostří. Nezanedbatelnou roli mohou hrát u VBD broušených tahová zbytková pnutí, která, jak je všeobecně známo, dosahují u broušených povrchů relativně vysokých hodnot.
Nehomogenity ve struktuře materiálu ve vrstvách pod povlakem mohou rovněž iniciovat vznik a rozšiřování povrchových trhlin - to představuje například výskyt křehké (-fáze i mikropórovitost.
Proto musíme očekávat u výsledků zkoušek s přerušovaným řezem (všech typů) podstatně větší rozptyl výsledků mezního počtu rázů u VBD vyrobených z jednoho materiálu, než u výsledků jiných v principu statických zkoušek, jako je např. zkouška pevnosti v ohybu. Výskyt výše uvedených poruch je mnohdy příčinou značného kolísání řezivosti VBD.
Proto je hodnocení odolnosti proti cyklickému zatížení vhodnými technologickými zkouškami nutným doplňkem technologických zkoušek řezivosti, které vypovídají o odolnosti VBD proti oděru.
Ing. Josef Houdek, CSc.
Ing. Karel Kouřil, Ph.D.
Reklama
Vydání #6
Kód článku: 40698
Datum: 16. 06. 2004
Rubrika: Výroba / Obrábění
Autor:
Firmy
Související články
Automatizační řešení navzdory překážkám

Firma Piesslinger se specializuje na povrchovou úpravu hliníku. S automatizací výroby dílů pomohla firma Hermle a prokázala, že různé tolerance a choulostivé povrchy nemusejí být důvodem, proč se vzdát myšlenky bezobslužného obrábění.

Řídicí systém z vlastní dílny, 1. díl: Filozofie jednoho zdroje

V sérii navazujících článků se budeme zabývat systémem OSP - P300A, který v současné době završuje řadu řídicích systémů vyvinutých a vyráběných společností Okuma pro řízení CNC obráběcích strojů rovněž původem z Okumy.

Prestižní ocenění Zlatá medaile

Výjimečnost nástroje FreeTurn skupiny Ceratizit potvrdila na letošním Mezinárodním strojírenském veletrhu odborná porota prestižního ocenění Zlatá medaile. Ocenění za inovaci ve zpracovatelské technologii bylo společnosti uděleno za inovativní metodu technologie podélného a čelního soustružení, kdy je hrubování, dokončování a obrábění kontur realizováno pomocí jediného nástroje. Společně s progresivní obráběcí metodou High Dynamic Turning zvyšuje nástroj FreeTurn dynamičnost a efektivnost procesu soustružení.

Související články
Mít prostor pro obrábění

Dosažení dalšího zvýšení produktivity v sériové výrobě. To byl cíl těch, kdo vyvinuli úspěšnou konstrukční řadu strojů Hyperturn. Jejím přesvědčivým pokračovatelem je nový Hyperturn 65 Powermill.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Důležitá je doba chodu vřetena v řezu

Společnost HZT Honermeier Zerspanungstechnik vyrábí tvářecí nástroje, komponenty, měřidla a prototypy pro strojaře, proto žádné dvě zakázky nejsou stejné. Kvůli flexibilnímu a současně efektivnímu obrábění investovala společnost do pětiosého obráběcího centra s připojenou automatizací od firmy Hermle.

Soustruh s ergonomickým deginem

Na dubnových dnech otevřených dveří mohli zákazníci a obchodní partneři Kovosvitu MAS na montáži poprvé spatřit nový soustruh KL 435. Jde o další stroj z řady KL (Kovosvit Lathe) v níž navazuje na KL 285, který Kovosvit poprvé představil v minulém roce na MSV v Brně. Letos bude mít v Brně výstavní premiéru soustruh KL 435. Výrobní řada KL je evolucí řady produkčních soustruhů SP. Samotný KL 435 tak navazuje na soustruh SP 430. Konstruktéři se při inovaci zaměřili zejména na ergonomii a celkovou přívětivost ovládání stroje.

Brousicí centrum pro hospodárnou výrobu

Brousicí centrum UW II F od firmy Saacke v mnoha detailech předčí očekávání svých zákazníků. Z hlediska výkonnosti, velikosti a hmotnosti se řadí mezi již zavedené typy brusek UW I F a UW I D a vytváří tak ideální podmínky pro maximální přidanou hodnotu.

Od tlakové slévárny až po kompletní výrobu

Outsourcing u sléváren a kováren nabývá na důležitosti. Přesun obrábění od OEM výrobců do sléváren vedl k tomu, že se řada tlakových sléváren přeorientovala na kompletní výrobu. Příkladem je závod Ljunghäll v České republice, který s podporou firmy Grob rozšířil výrobu z tlakového lití na dodávky komplexních dílů pro automobilový průmysl.

Produktivní vrtání otvorů do hliníku

Výrobci automobilů produkují čím dále více dílů z hliníku s cílem snížit hmotnost vozidel i spotřebu paliva. S ohledem na tuto tendenci je proto jasné, že vzniká poptávka po vrtácích použitelných pro výrobu otvorů ve součástkách z hliníkových slitin. Musí být zároveň schopny zajistit vysokou produktivitu, nízké náklady na otvor, dlouhou a konzistentní životnost, vysokou opakovatelnost i bezpečnost procesů.

Automatizované obrábění zápustek

Díky strategii standardizace a obráběcímu centru C 22 UP Hermle zhospodárnila divize výroby nástrojů a forem ve WMF Group svoji výrobu zápustek a nástrojů a vytvořila tak volné kapacity pro služby externím zákazníkům.

Úspora vedlejších časů

V současné době se firmy v České republice potýkají s nedostatkem pracovníků. Obzvláště citelná je tato situace v oblasti strojírenství, kde jsou na pracovníky kladeny vyšší požadavky na vzdělánV současné době se firmy v České republice potýkají s nedostatkem pracovníků. Obzvláště citelná je tato situace v oblasti strojírenství, kde jsou na pracovníky kladeny vyšší požadavky na vzdělání a praxi v oboru. Nelze ani očekávat, že se situace sama zlepší nebo nás zachrání zahraniční pracovníci. í a praxi v oboru. Nelze ani očekávat, že se situace sama zlepší nebo nás zachrání zahraniční pracovníci.

Automatizovaná výroba implantátů just-in-time

Pro zakázkovou výrobu vysoce přesných implantátů v časovém limitu 24 hodin vsází švýcarský výrobce a poskytovatel zdravotnických prostředků pro osteosyntézu, firma Medartis, na obráběcí centra a robotické systémy Hermle.

Vřetena svislých CNC soustruhů - Část 1

Je-li řídicí systém mozkem obráběcího stroje, pak vřeteno je jeho srdcem. Japonská výrobní společnost Okuma vytváří tyto dva ústřední orgány svých obráběcích strojů s vynaložením veškerého umu, kterého je schopna a s příslovečnou japonskou pečlivostí. Proto si může dovolit se 100% jistotou prohlásit, že její soustružnická i frézovací vřetena budou pracovat bezchybně po dobu 36 měsíců bez omezení a poskytnou uživatelům tříletou záruku.

Upínací sady HSK s výměnným kroužkem

Pro vysoce přesné a spolehlivé upínání nástrojů se používají upínací sady HSK. V tomto prostředí firma Röhm, která se specializuje na upínací technologie a automatizaci, některé z osvědčených výrobků významně optimalizovala.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit