הכוונה מאחורי שיתוף מאמר זה היא לדון בבחירת ציפויים של כלים לשיפור חייהם עיבוד CNC. בעיקר, ארבע שאלות יקבלו מענה: מהי טכנולוגיית ציפוי פני הכלים, מהם היתרונות של ציפוי הכלים, מהם המאפיינים השונים של ציפוי הכלים, ומהם ציפוי הכלים הנפוצים. אז הבה נעבור לתשובותיהם ללא דיחוי.
מהי טכנולוגיית ציפוי פני הכלים?
טכנולוגיית ציפוי הכלים קשורה לשינוי פני השטח של כלי שיכול לשפר את חוזקו ועבודתו בזמן ביצוע עיבוד שבבי. לאחר הופעתם של כלי חיתוך מהירים, נראתה עלייה בהטמעת טכנולוגיית ציפוי הכלים. בינתיים, ציפוי כלי עבודה נחשב לאחד החלקים הקריטיים ביותר בתעשיית ייצור הכלים המהיר.
בדרך כלל, משטח כלי החיתוך מצופה בסרט הדק, בדרך כלל נעשה בשיטות פיזיקליות וכימיות. הציפוי גורם לכלי החיתוך לבצע את הביצועים הטובים ביותר בזמן העיבוד. להלן כמה מהמאפיינים של הכלי טכנולוגיית ציפוי פני השטח:
- הציפוי על הכלי מגביר במידה ניכרת את קשיותו מבלי לפגוע בחוזקו. נכון לעכשיו, הקשיות הניתנת להשגה הגיעה למספר של 100GPa.
- עם טכנולוגיית ציפוי המתפתחת בעקביות, עמידות חמצון בטמפרטורה גבוהה ויציבות כימית של הציפוי על הכלי הפכו אפילו טובות יותר ומציעות את הביצועים הטובים ביותר האפשריים.
- לסרטי סיכה יש שימון שלב מוצק יוצא דופן כדי לשפר את איכות העיבוד.
- הציפוי על הכלי אינו מפריע לדיוק בזמן ביצוע העיבוד.
מהם היתרונות של ציפוי כלי עבודה?
להלן היתרונות הבולטים ביותר של ציפוי כלי עבודה:
- חיי השירות של הכלי משתפרים.
- יעילות החיתוך משתפרת.
- ציפוי הכלים מציע איכות פני שטח טובה יותר.
- זה מפחית עלויות ואת הצורך בנוזל קירור בזמן עיבוד.
עם זאת, כל ציפוי כלי יכול לגרום ליתרונות ונזקים מצוינים בהתאם לשימוש ולבחירתם. בהתאם, יש לזכור את אופי העבודה בעת בחירת ציפוי הכלי.
מהם ציפויי הכלים בשימוש נרחב?
להלן כמה מהציפויים הנפוצים:
- ציפוי יהלום
כשמדובר בחומרי מתכת לא ברזליים, ציפוי יהלום CVD (תצהיר כימי) הוא בחירה אידיאלית. חוץ מזה, זהו ציפוי מושלם עבור מטריצת מתכת מורכבת (MMC), סגסוגת אלומיניום סיליקון גבוהה, עיבוד גרפיט וחומרים שוחקים אחרים. זכור, כלים מצופים יהלומים טהורים אינם משמשים לחיתוך פלדה, מכיוון שנוצרת כמות ניכרת של חום, ותגובות כימיות עלולות לפגוע בפעולת העיבוד.
- ציפוי טיטניום ניטריד (TiN)
טיטניום ניטריד הוא ציפוי PVD (תצהיר אדים פיזי) המשמש לשיפור קשיות הכלי וטמפרטורת החמצון. זה מתאים לכלי חיתוך מהירים קרביד.
- ציפוי כרום ניטריד (CrN)
ציפוי כרום ניטריד נשאר שיקול חשוב כדי ליצור קצוות בנויים בקלות. הוא כמעט בלתי נראה ומציע שירותים נגד כלי קרביד, כלי פלדה מהירים וכלי צורה.
- ציפוי חנקן טיטניום קרביד (TiCN)
כדי לשפר את הסיכה והקשיות של הכלי, מוסיפים TiCN עם רכיב הפחמן. ציפוי זה מספק את הביצועים הטובים ביותר מול כלי חיתוך מהירים.
- ציפוי אלומיניום ניטריד או אלומיניום ניטריד טיטניום (AITiN/TiAIN)
ציפוי זה שימושי עבור כלי קרביד וכלים המשמשים לחיתוך חצי יבש. הביצועים שלהם תלויים ביחס של הוספת טיטניום.
מהם המאפיינים השונים של ציפוי הכלים?
הבה נדון במאפיינים שונים של ציפוי כלי:
- טמפרטורת חמצון
טמפרטורת החמצון נרמזת כטמפרטורה שבה הציפוי של הכלי מתחיל להיפרד. ככל שערך החמצון גדול יותר, כך הציפוי יהיה טוב יותר. בהתחשב בכך, TiAIN מציעה את טמפרטורת החמצון הגבוהה ביותר כאשר שכבת האלומינה מתפתחת בין הכלי לשבב. כך עובר החום אל חומר העבודה או השבב.
- קַשִׁיוּת
קשיות גם משחקת תפקיד חיוני באורך החיים הארוך של הכלי. בהשוואה, לציפוי TiCN יש קשיות גבוהה יותר מציפויי TiN, וזו הסיבה שבגללה נעשה שימוש נרחב ב-TiCN למטרות קשיות. בשל תכולת הפחמן המוגברת ב-TiCN, הקשיות נעשית גבוהה יותר עד 33%, והטווח נשאר בין 3000-4000 (HV).
עם קשיות פני השטח של עד 9000 (HV), ציפוי CVD הוא אופציה טובה בהרבה מהכלי המצופה PVD, ומגדיל את החיים עד פי 10-20.
- עמיד בפני חבטות ושריטות
היכולת של ציפוי להתנגד לבלאי נקראת עמידות בפני שחיקה. מכיוון שחלק מהכלים אינם קשים מספיק מטבעם כדי לקיים את פעולת העיבוד, הם מצופים בחומר מתאים.
- סיכה של פני השטח
מקדם חיכוך גבוה בדרך כלל מחמם את הכלי וחלק העבודה המשפיעים לרעה על יעילות התהליך. אף על פי כן, משטח מצופה רגיל חלק או בעל מרקם מפחית את החום במהלך התהליך מכיוון שניתן למנוע הפסדי חיכוך כעת. בינתיים, כלים מצופים יכולים גם לעזור למהירות חיתוך טובה יותר בגלל היעדר חיכוך.
- עמידות הדבקה
הציפוי מונע במידה רבה אינטראקציה בין המשטח האמיתי של הכלי לבין חלק העבודה, משפר את גימור פני השטח ומונע את הנחת חלק העבודה על הכלי. תכונה נגד הידבקות זו יכולה למנוע את הצורך בנוזל קירור ובסיכה חיצונית מבלי לפגוע באיכות העיבוד.
מילים אחרונות
גורמים רבים צריכים לטפל כדי לקבל יישומי ציפוי חסכוני ויעיל, כולל עומק חיתוך, מהירות, חום, בלאי, חיכוך ואחרים. כמו כן, בחירה נכונה של ציפוי הכלים ותכונותיו יכולה לשפר משמעותית את היעילות והביצועים הכוללים של תהליך העיבוד.
לבסוף, הדרך הטובה ביותר לבחור את ציפוי הכלים הנכון לשיפור כלי תהליך העיבוד היא חיתוך מבחן.