Odborně-vzdělávací a zpravodajský portál z oblasti strojírenství a navazujících oborů
Články >> Povlaky na nástroje a části strojů
Chcete dostávat MM Průmyslové spektrum ZDARMA až do Vaší schránky? Více informací zde.

Povlaky na nástroje a části strojů

Lichtenštejnská firma Balzers AG, přední světový výrobce vakuové technologie a povlakovacích procesů, předvedla nedávno nové povlaky řady Balinit pro povlakování nástrojů a pro konstrukční tribologická řešení, ale i nové možnosti dříve vyvinutých povlaků a zařízení na jejich nanášení.

Prvními z představených povlaků jsou povlaky Balinit řady A, B, D a E. Jedná se o řadu známých, osvědčených a výkonných PVD povlaků. Balinit A je univerzální povlak TiN na nástroje na obrábění, na tváření a na formy pro plasty s tvrdostí 2300 HV (mikrotvrdost HV 0,05). Povlak Balinit B je výkonný povlak TiCN pro vysokorychlostní obrábění (HSC) tvrdých a těžkoobrobitelných materiálů s dobrou odolností vůči opotřebení a s tvrdostí 3000 HV. Dobrá adheze k substrátu a dobrá odolnost vůči oxidaci při pracovní teplotě až do 700 oC je předností povlaku Balinit D na bázi nitridu chromu CrN s tvrdostí 1750 HV. Tento povlak je vhodný pro obrábění mědi a slitin, na nástroje pro tváření a na formy pro plasty a má dobrou korozní odolnost. Pro přednostní užití na nástroje pro obrábění tlakově litých hliníkových a hořčíkových slitin byl navržen povlak Balinit E na bázi karbidu chromu CrC, který má podobné vlastnosti a tvrdost 1850 HV.

Povlak Balinit C

Tento nový povlak na bázi WC/C typu Me-C:H připravuje především německé pracoviště Balzers Verschleissschutz GmbH (BVG). Tento povlak se aplikuje zejména na části automobilových motorů vystavené adhezivnímu opotřebení, jako jsou vstřikovací čerpadla, vačkové hřídele, části převodovky aj. Další jeho využití je v tribologickém řešení s vysokou lubricitou pro zvýšení životnosti a doby mezi opravami. Povlak s tvrdostí 1000 HV a součinitelem tření µ 0,1 - 0,2 (na sucho proti oceli) se ve vrstvách 1 - 4 µm používá i na nástroje pro přesné obrábění, obrábění na sucho a na formy pro plasty.
Za zatím nejúspěšnější aplikace považuje firma BVG povlakování 22 milionů souprav dosedacích ploch zdvihátek ventilů, které dodává firma INA Motorenelemente Schaeffler KG pro nový motor Ford (do roku 2003), a dále 3 milionů souprav pohyblivých částí PD vstřikování nového motoru VW 1,9 l TDI v roce 2000. Povlaky umožňují spolehlivý provoz bez opotřebení, zajišťující vstřikovací tlak 2000 bar pro lepší využití paliva (dle standardního testu NEDC sníží spotřebu až o 1 %) a snížení emisních hodnot. Do roku 2004 se počet souprav zvýší až na 6 milionů.

Povlak Balinit DLC

Povlak DLC (Diamond Like Carbon) typu a-C:H, jeden z povlaků s modifikací amorfního uhlíku, s vysokou tvrdostí - až 4000 HK (Knoop), s vynikajícími frikčními vlastnostmi a s odolností i proti abrazivnímu opotřebení, patří k novějším, moderním povlakům s typickou tloušťkou vrstvy 0,5 - 3 µm, prostřednictvím kterých Balzers nabízí tribologické řešení pro strojní části a tvářecí nástroje. Další modifikace těchto povlaků otevírají nové aplikační možnosti.

Povlaky Balinit Futura a Balinit X.Treme

Oba nové povlaky na bázi TiAlN patří k současným špičkovým povlakům, určeným pro polosuché a suché HSC obrábění. Povlak Futura s tvrdostí 3000 HV se používá jako vícevrstvý povlak vyměnitelných břitových destiček z karbidových a cermetových substrátů, monolitních celokarbidových, cermetových a HSS nástrojů. Pro vynikající odolnost vůči oxidaci a použitelnost až do teploty 800 oC je vhodný pro obrábění litin, korozivzdorných ocelí a žárupevných slitin na bázi niklu, při jejichž obrábění v důsledku nižší tepelné vodivosti dochází k vývinu značného množství tepla. Povlak X.Treme s tvrdostí až 3500 HV má podobné použití, speciálně je navržen pro použití na celokarbidové stopkové frézy pro obrábění kalených ocelí. Pro optimální využití oba povlaky vyžadují vyšší rychlosti obrábění.

Povlak Balinit Hardlube

Nejnovější povlak Balinit Hardlube je kompozitní TiAlN/WC/C povlak, spojující vysokou tvrdost 2600 HV a teplotní odolnost TiAlN s kluznými vlastnostmi a lubricitou vnější vrstvy WC/C se součinitelem tření µ 0,2. Nanáší se v celkové tloušťce 2 - 6 µm. Pracovní teplota povlaku je 800 až 1000 oC. Byl vyvinut především pro povlakování vrtáků, závitových fréz a závitníků, k dosažení dobrého odvodu třísky u materiálů vytvářejících dlouhé a nalepující se třísky, u materiálů silně zpevňujících tvářením za studena v místě řezu a pro práci na sucho (včetně případů, kdy použití chladicích emulzí s aditivy obsahujícími chlor a síru není dovoleno, např. u zařízení pro farmacii).
Podle příkladů firmy Balzers se ve srovnání s povlaky TiN a TiCN životnost vrtáků a závitníků aplikací povlaků Hardlube zvyšuje; v případech obrábění s chlazením o 80 - 150 %, při obrábění na sucho až o 200 % i více. Vyšší životnosti se dosahuje především u malých průměrů a nepovlakovaných nástrojů.

Povlakovací zařízení Balzers

Pro povlakování vyvinula firma Balzers i několik typů povlakovacích zařízení. Na bázi obloukového procesu pracující zařízení BAI 1200 vytváří při teplotách 250 - 500 oC vrstvy Balinit A (TiN), Balinit Futura a X.Treme (TiAlN) a Balinit B (TiCN). Na přání může být vybaveno pro povlakování vrstvami Balinit D (CrN), Balinit E (CrC) a Hardlube. Pro vylučování vrstev TiN a TiCN s nejjemnějšími povrchy slouží iontové nanášecí zařízení BAI 900. Pro vrstvy Balinit C (WC/C) bylo vyvinuto nové zařízení BAI 830-C, pracující na bázi plazmou podporovaného magnetronového naprašování systému PMSS (Planar Magnetron Sputtering System). Vrstvy DLC i na komplexní povrchy vylučuje proces HCDCA (High Current DC Arc) v zařízení BAI 730D. K předúpravě slouží automatizovaná ultrazvuková čisticí zařízení USI 1200 a USI 2000.
Pro docílení vysoké produktivity zkrácením povlakovacích cyklů bylo vyvinuto nové zařízení Balzers Rapid Coating System (RCS), které mj. zkracuje neproduktivní časy využitím výměnných zakladačů. Je určeno pro nanášení povlaků Balinit A, B, Futura a X.Treme. Očekává se, že zanedlouho bude RCS nanášet i připravované PVD povlaky z Al2O3 o tvrdosti 2400 HK, s tloušťkou vrstvy a krystalinitou na úrovni povlaků Al2O3 z procesu CVD.
Povlaky Balzers Balinit přináší nejen zvýšení produktivity a životnosti nástrojů, ale i úspory nákladů na chlazení a mazání při suchém obrábění. Snížením spotřeby olejů představují významné ekologické řešení. Například využitím povlaků Balzers při lisování vidlice spojky vozů Renault klesla spotřeba oleje ze 7000 na 50 litrů měsíčně a životnost nástroje se zvýšila třikrát.

Další články

Obráběcí stroje a technologie
Nástroje pro obrábění / řezné materiály
Technologie pro povrchové úpravy

Komentáře

Nebyly nalezeny žádné příspěvky

Sledujte nás na sociálních sítích: