Jaký je nový PVD povlak Darwin?
Je prostě úžasný. Ale vážně - jde o povlak, který kombinuje jen ty nejlepší vlastnosti, kterými se mohly chlubit povlaky již zmíněných technologií. Nový povlak má vynikající adhezi, tedy přilnavost k povrchu povlakovaného substrátu. To je základním předpokladem pro udržení povlaku na nástroji či dílci během celé jeho životnosti.
Nový povlak AlTiN má vysokou tvrdost přesahující 40 GPa. To jsou hodnoty charakteristické pro velmi tvrdé povlaky. Vysoká tvrdost zaručuje vynikající odolnost vůči abrazivnímu otěru a je vlastně nejdůležitějším důvodem pro použití otěruvzdorných povlaků. Nový povlak má také výbornou tepelnou odolnost na úrovni nejlepších povlaků AlTiN, tj. kolem 800 °C.
Pro PVD povlaky je charakteristické vyšší zbytkové napětí, které je hlavní bariérou pro možnost přípravy PVD vrstev ve větších tloušťkách - obvykle do 5 µm. Nový povlak má velmi nízké zbytkové napětí, a proto není pro něj problém tloušťka kolem 10 µm i výše. Povlak navíc velmi dobře kopíruje i ostré hrany či břity.
Nový povlak je velmi hladký a na leštěném vzorku s původní drsností Ra 0,02 µm dosahuje max. hodnot Ra 0,05 µm při běžných tloušťkách kolem 4 µm! To je výchozím předpokladem pro jeho použití tam, kde je nízká drsnost povrchu velmi žádána. Mohou to být jak řezné nástroje, tak i kluzná uložení apod.
Jaké efekty či výhody může přinést nový PVD povlak?
Nový povlak prochází fází ověřování v mnoha aplikacích u významných zákazníků a je také testován v řezných aplikacích na CNC frézce ve zkušební laboratoři společnosti SHM. Pro ilustraci uvádíme jeden příklad z průmyslového nasazení nového povlaku a jeden laboratorní.
Pokud zvážíme zmíněné výhody nového povlaku, pak jednou z prvních zajímavých aplikací může být hluboké vrtání. U hlubokého vrtání je potřeba zachovat velmi nízkou drsnost drážky pro dobrý odvod třísky. Předpokladem je samozřejmě již kvalitní výroba nástroje. Řezná zkouška proběhla v běžných provozních podmínkách přímo u konečného uživatele. Nástrojem byl monolitní tvrdokovový vrták o průměru 80 nebo 90 mm s přímou drážkou a s vnitřním chlazením. Hloubka vrtání 80-90 mm. Obráběným materiálem byla ocel DIN 1.7131. Řezné parametry: vc = 100 m.min-1, fn = 0,34 mm, tlak chladicí kapaliny 40 bar. Výsledkem bylo zvýšení životnosti nástroje téměř o 100 %. Původní nástroj byl povlakován kvalitními povlaky AlTiN obloukovou metodou.
Druhá, laboratorní zkouška měla za cíl prokázat srovnatelnost fyzikálních vlastností nového povlaku s PVD povlaky typu TiAlSiN, resp. AlTiN v reálných pracovních podmínkách. Nešlo o typickou aplikaci nového povlaku. Očekávaný přijatelný výsledek byl srovnatelný otěr se standardním povlakem. K porovnání jsme vybrali nanokompozitní povlak Marwin SI. Výsledek nás mile překvapil. Prokázalo se, že z hlediska otěruvzdornosti, adheze a tepelné odolnosti je nový povlak naprosto srovnatelný s nejlepšími PVD povlaky. To jsou velmi dobré výchozí podmínky pro další aplikace a jejich optimalizace.
Podmínky řezné zkoušky: nástroj - dvoubřitá toroidní monolitní tvrdokovová fréza o průměru 10 mm, materiál Ceratizit TSM 33. Řezná rychlost vc = 100 m.min-1, otáčky n = 3 200 min-1, posuv na zub fz = 0,04 mm, posuv f = 256 m.min-1, obráběný materiál ČSN 19 437 (DIN 1.2436, Bohler K107), kaleno v oleji 60 HRC.
Neustále na špičce světového vývoje
Nové povlaky Darwin představují světovou novinku, která navazuje na světové prvenství průmyslové přípravy nanokompozitních povlaků TiAlSiN v roce 1996, na patent chránící princip rotačních obloukových katod z roku 2000 a uvedení nanokompozitů CrAlSiN na trh v roce 2004. Uvedení tak významné novinky na trh zrovna v roce 2010 může být i výzvou pro jiné firmy, jak se vypořádat s krizí.
RNDr. Pavel Holubář,
Ing. Ondřej Zindulka,
Mojmír Jílek
SHM
//www.shm-cz.cz/
holubar@shm-cz.cz