savremeni materijali reznih alata
DESCRIPTION
Savremeni Materijali Reznih AlataTRANSCRIPT
UNIVERZITET U NOVOM SADUFAKULTET TEHNIČKIH NAUKA
Departman za proizvodno mašinstvo
INOVACIONE TEHNOLOGIJE
SAVREMENI MATERIJALI REZNIH ALATA
10.04.2023 1INOVACIONE TEHNOLOGIJE
Doc. dr Milenko Sekulić
Klasifikacija i karakteristike materijala reznih alata
10.04.2023 2INOVACIONE TEHNOLOGIJE
• Materijali reznih alata predstavljaju posebnu grupu alatnih materijala zbog tog što oni moraju da odole ekstremnim uslovima koji su specifični za rezanje, kao što su visoke temperature, visoki kontaktni naponi, trenje sa površinom obratka i strugotinom koja se brzo kreće.
• Zbog toga materijali reznih alata treba da imaju određene osobine u zavisnosti od vrste obrade, materijala obratka koji se obrađuje i ukupnih termomehaničkih uslova obrade.
• U praksi nijedan materijal reznog alata nema sve željene osobine. Idealni alatni materijal bi morao da ima osobine prikazane na sledećoj slici .
10.04.2023 3INOVACIONE TEHNOLOGIJE
10.04.2023 5INOVACIONE TEHNOLOGIJE
10.04.2023 6INOVACIONE TEHNOLOGIJE
• Dok je ranije cilj bio da postojanost alata bude velika, sa primenom veoma skupih mašina alatki primarni cilj postaje produktivnost jer omogućava smanjenje troškova proizvodnje.
• Utvrđeno je da povećanje postojanosti za 50% smanjuje ukupne jedinične troškove za oko 1%, dok povećanje brzine rezanja za 20% smanjuje ukupne jedinične troškove za oko 15%.
• Najvažniji kriterijum za pogodnost primene nekog materijala reznog alata su njegova mehanička svojstva, kao što su tvrdoća i žilavost na povišenim temperaturama.
Procena globalne upotrebe glavnih materijala reznih alata u 2005. (izvor Kennametal-SAD)
Žilavost i tvrdoća materijala reznih alata [BG103],HW- volfram karbid, CA- oksidna keramika, CN-nitridna keramika, BN-bor nitrid, DP-polikristalni dijamant
Zatezna čvrstoća i tvrdoća po Vikersu na sobnoj temperaturi komercijalnih ne presvučenih materijala reznih alata
Promene tvrdoće materijala reznih alata sa temperaturom
TVRDI METALI
10.04.2023 11INOVACIONE TEHNOLOGIJE
• Dobijaju se sinterovanjem mešavine praha WC, TiC, TaC i Co kao vezivnog elementa. Temperatura sinterovanja iznosi 1300 do 1600 °C. Tvrdi metali ( u Evropi se koristi naziv „hard metal“, a SAD „cemented carbide“) su trenutno najčešće upotrebljavani materijali reznog alata.
• Zavisno od hemijskog sastava i namene, tvrdi metali se prema ISO-normama dele u tri osnovne grupe kvaliteta i to:
• Grupa P (plava boja): Koriste se za obradu čelika, čeličnog liva i temperliva kod koga se obrazuje dugačka strugotina. Podgrupe P 01 i P 10 su namenjene za finu obradu, podgrupa P 20 za srednju i podgrupe P 30, P 40 i P 50 za grubu obradu.
• Grupa M (žuta boja): Koriste se za obradu čelika, čeličnog liva, tvrdog manganskog čelika, legiranog sivog liva, austenitnih čelika, temperliva, sverolitičnog sivog liva i čelika za automate. Osnovna podgrupa M 20 služi za srednju i grubu obradu navedenih materijala.
• Grupa K (crvena boja): Koriste se za obradu sivog liva, tvrdog liva, temperliva kod koga se obrazuje kratka strugotina, kaljenih čelika, nečeličnih materijala, veštačkih materijala i drveta. Podgrupe K 01 i K 10 su namenjene za finu obradu, a podgrupa K 20 za grubu obradu navedenih materijala
10.04.2023 12INOVACIONE TEHNOLOGIJE
• Prema strukturi razlikuju se dve grupe tvrdih metala i nazivaju se dvo-fazni i tro-fazni.
• Dvo-fazni karbidi sadrže tvrdu WC fazu koja se zove -faza i vezivo od kobalta koje se zove -faza. Afinitet ugljenika i austenita dovodi do protoka ugljenika iz alata i do stvaranja kratera na grudnoj površini.
• U cilju poboljšanja otpornosti na habanje pri visokom temperaturama rezanja, dodaju se hemijski stabilni titanijum i tantal karbid, od kojih nastaje treća faza u strukturi tvrdih metala. Tro-fazni tvrdi metal sadrži -fazu, koja je predstavljena pomoću TiC, TaC i NbC.
Struktura dvo-faznog i tro-faznog tvrdog metala
Tvrdoća TM je do 88 HRc, a maksimalna radna temperatura do 900 °C.
10.04.2023 14INOVACIONE TEHNOLOGIJE
• Dva parametra, odnos kobalta kao vezivnog sredstva i WC i veličina zrna WC, određuju karakteristike materijala. Odnos između veličine zrna karbida i procenta vezivnog sredstva je ključ za određivanje karakteristika.
Cs-otpornost na sabijanje, Be-otpornost na savijanje, Trs-otpornost na poprečno kidanjeImp-otpornost na udare, E-modul elastičnosti, HV-tvrdoća
10.04.2023 15INOVACIONE TEHNOLOGIJE
Uticaj veličine zrna na tvrdoću i žilavost tvrdih metala
10.04.2023 16INOVACIONE TEHNOLOGIJE
• Karbidi u nano fazi su uspešno počeli da se ispituju za upotrebu kod kružnih alata kao što su vretenasta glodala.
• Neka od najnovijih istraživanja na polju tvrdih metala bave se obogaćivanjem površinskog sloja sa kobaltom. Povećanjem koncentracije kobalta blizu površine, može se poboljšati žilavost sloja čija debljina je od 0,015-0,025 mm.
• Takođe je poznato da se utiskivanjem delića dijamanta u tvrdi metal može povećati žilavost za 50%, kao i otpornost na habanje za 25 puta u odnosu na konvencionalni tvrdi metal.
CERMETI
10.04.2023 17INOVACIONE TEHNOLOGIJE
• Cermet je zajednički naziv za metalne karbide (CERamic plus METal) koji imaju tvrde delove zasnovane na titanijum karbidu (TiC), titanijum karbon nitridu (TiCN) i/ili titanijum nitridu (TiN) koji su veći od volfram karbida (WC).
• U odnosu na tvrde metale cermeti imaju veću otpornost na abrazivno habanje, visoku tvrdoću u toplom stanju i bolju hemijsku stabilnost, kao i malu sklonost kao oksidacionom habanju.
• S druge strane imaju nižu čvrstoću i žilavost od tvrdih metala.
10.04.2023 18INOVACIONE TEHNOLOGIJE
ultra-fina (CT1), mikro-zrnasta (CT2) i konvencionalna (CT3) struktura cermeta.
Cermeti označeni kao CT1 i CT2 preporučuju se za primenu kod završnih operacija struganja i glodanja čelika i livenog gvožđa zbog izbalansirane otpornosti na lom i otpornosti na habanje.
Optimalni opseg primene cermeta pri obradi struganjem i glodanjem je veoma mali i kombinuje male pomake i visoke brzine rezanja.
10.04.2023 19INOVACIONE TEHNOLOGIJE
Materijali reznih alata
Opšte primene Cermet može Cermet ne može
PCDVisokobrzinska obrada aluminijumskih legura, neferitnih metala i nemetala.
Obrada istih materijala ali sa manjim brzinama rezanja i značajno manjim troškovima po reznoj ivici.
CBNObrada tvrdih materijala i
visokobrzinska obrada livenog gvožđa.
Obrada livenog gvožđa sa manjim brzinama rezanja i sa
značajno manjim troškovima po reznoj ivici.
Obrada tvrdih materijala, kao i obrada livenog gvožđa sa brzinama rezanja koje može da
ostvari CBN.
Keramika (hladno presovano)
Visokobrzinsko struganje i izrada žljebova u obracima od čelika i livenog
gvožđa.Više raznovrsniji i jeftiniji.
Obrada sa većim brzinama rezanja
Keramika (toplo presovana)
Struganje i izrada žljebova na tvrdim materijalima, završna visokobrzinska
obrada čelika i gvožđa.Više raznovrsniji i jeftiniji. Obrada tvrdih materijala.
Keramika na bazi silicijum nitrida
Gruba i polugruba obrada livenog gvožđa pri operacijama struganja i glodanja
sa visokim brzinama rezanja pod nepovoljnim uslovima.
Obrada sa umerenim brzinama rezanja.
Obrada livenog gvožđa sa visokim brzinama rezanja.
Presvučeni tvrdi metal
Uobičajena obrada čelika, nerđajućeg čelika, livenog gvožđa itd.
Radi na većim brzbrzinama rezanja i obezbeđuje veću
postojanost, a manje troškove pri polu-završnim i završnim
operacijama.
Cermet u poređenju sa drugim materijalima reznih alata
KERAMIKA
10.04.2023 20INOVACIONE TEHNOLOGIJE
• U principu, keramički rezni alati su našli uglavnom primenu pri struganju i glodanju livenog gvožđa i super legura, kao i završnim obradama tvrdih materijala.
• Za rezne alate se koriste dve vrste keramičkih kompozitnih materijala, koji se mogu razlikovati prema matrici materijala. To su keramika zasnovana na aluminijum oksidu (Al2O3) i silicijum nitridu (Si3N4).
• Ključ uspešne primene keramičkih reznih alata leži u činjenici da oni mogu podneti daleko višu toplotu od tvrdih metala, jer omekšavaju u opsegu temperatura od 2200 C, nasuprot tvrdim metalima koji omekšavaju na temperaturi od 870 C.
10.04.2023 21INOVACIONE TEHNOLOGIJE
• Aluminijum oksid, koji se obično naziva glinica, ima jako jonsko međuatomsko vezivanje, koje omogućava njegove dobre osobine. On se može pojaviti u vidu čiste keramike ili mešane koja pored aluminijum oksida sadrži cirkonijum oksid (ZrO2), titan karbid (TiC) i titan nitrid (TiN).
• Bela keramika sadrži i do 10% ZrO2 u cilju poboljšanja žilavosti i posebno je efikasna pri završnim obradama čelika.
• Mešana keramika koja sadrži do 40% TiC ili TiN (crna keramika) je izuzetno otporna na habanje i koristi se za obradu livenog gvožđa i ojačanog čelika.
Struktura mešane keramike sa konvencionalnom i sub-mikronskom veličinom zrna
10.04.2023 22INOVACIONE TEHNOLOGIJE
• Smanjenjem veličine zrna ispod 1m povećava otpornost na lom sa 5 na 6,6 MPa/m2
• Aluminijum oksid ojačan sa vlasima SiC je najjači i ima najveću termičku otpornost od svih keramika zasnovanih na aluminijum oksidu. Vlasi SiC imaju prečnik u rasponu od 0,1 do 1 m i dužinu od 5 do 100 m (oko 100 puta duže nego što su šire).
• Ubacivanje vlasi SiC u keramičku matricu rezultuje povećanjem čvrstoće, otpornosti na lom, toplotne provodljivosti, otpornosti na toplotne udare i otpornošću na puzanje materijala pri visokim temperaturama.
KarakteristikeKonvencionalna
keramikaKeramika sa sub-
mikronskim zrnima
Gustina, g/cm3
4,28 4,33
Veličina zrna 2 m 1 m
Tvrdoća HV10 2100 2200
Otpornost na lom, MPa/m2
5 6,6
10.04.2023 23INOVACIONE TEHNOLOGIJE
• Rezni alatni materijali na bazi silicijum nitrida sadrže potpuno gust Si3N4 i SiAlON materijal. Potpuno gust Si3N4 može da ima otpornost na lom približno kao tvrdi metal, visoku čvrstoću i nizak koeficijent toplotnog širenja, što rezultuje vrlo dobrom otpornošću na toplotne udare.
• Keramika na bazi silicijum nitrida je odlična za održavanje tople tvrdoće na temperaturama većim od temperatura koje su pogodne za tvrde metale. Alati napravljeni od ovog materijala su pogodni za struganje sivog livenog gvožđa pri brzinama rezanja preko 400 m/min i takođe se koriste pri glodanju i drugim prekidnim obradama sivog liva.
• SiAlON materijali su hemijski stabilniji od Si3N4 ali nisu toliko tvrdi i otporni na toplotne udare. Oni se uglavnom koriste pri grubom struganju super legura na bazi nikla. Ukratko, glavna polja primene keramičkih materijala su obrada sivog liva, obrada legura koje su otporne na toplotu, obrada nodularnog liva i donekle čelika.
KUBNI BOR NITRID
10.04.2023 24INOVACIONE TEHNOLOGIJE
• To je sintetički materijal koji se ne javlja u prirodi, već se proizvodi reakcijom borhalogenida sa amonijakom.
• Dobijanje kristala kubnog bor nitrida uspelo je tek 1957. godine, tako što je ostvarena transformacija heksagonalnog u kubni bor nitrid pri delovanju pritiska od 50 do 90 Kbar-a i temperatura od 1800 do 2200 K, a uz primenu katalizatora, najčešće litijuma.
• Ovako dobijeni kristali kubnog bor nitrida su se dugo vremena koristili samo za izradu brusnih alata – tocila. Kasnije je razvijena i tehnologija izrade reznih elemenata sinterovanjem finog praha CBN-a, uz dodatak vezivnog sredstva (npr. specijalne vrste keramike), u procesu koji se odlikuje visokim pritiskom i temperaturom.
10.04.2023 25INOVACIONE TEHNOLOGIJE
• Sinterovanje CBN-sloja debljine od oko 0,5 mm vrši se na podlozi od TM, tako da se ovim postupkom dobijaju tanke ploče iz kojih se laserom izrezuju umeci određenog oblika i dimenzija.
• Rezni alati od CBN-a se koriste za obradu kaljenih čelika tvrdoće HRc>45, brzoreznih čelika, vatrostalnih legura na bazi Ni i Co i dr. teško obradljivih materijala.
• Čelični otkovci, kaljeni čelici, liveno gvožđe, površinski okaljene komponente, perlitno livenog gvožđe i termički otporne legure su neki od glavnih primera primene CBN.
• Primenom alata ovog tipa, koji su specijalno razvijeni za finu obradu, stvaraju se mogućnosti da se obrada kaljenih čelika, koja se do sada uglavnom izvodila brušenjem, zameni operacijama obrade struganjem, kao znatno bržom i produktivnijom obradom.
• Maksimalna radna temperatura ovog materijala iznosi 2000 °C.
SUPER TVRDI MATERIJALI
10.04.2023 26INOVACIONE TEHNOLOGIJE
• Razvoj super tvrdih reznih alatnih materijala počeo je u ranim 1970-tim godinama sa uvođenjem u praksu polikristalnog kubnog bor nitrida (PCBN) i polikristalnog dijamanta (PCD).
• Iako je njihov trenutni udeo na tržištu oko 1%, što je gotovo zanemarljivo sa konvencionalnim materijalima, postoji jasan trend ka povećanju njihove upotrebe. Primena alata od CBN trenutno raste po stopi od 10-15% na godišnjem nivou, uglavnom zbog povećanja primene tvrdih obrada.
• Oba super tvrda materijala se proizvode na visokim temperaturama i pritiscima. PCBN je razvijen od strane Sumimoto Electric Industry iz Japana i u poređenju sa CBN ima tri puta veću termičku provodljivost i superiornije mehaničke karakteristike.
10.04.2023 27INOVACIONE TEHNOLOGIJE
Struktura različitih PCBN pločica
Karakteristike PCBN reznih alatnih materijala mogu da se menjaju promenom veličine kristala, sadržaja i vrste vezivnog sredstva :• Visok procenat CBN (oko 90%) i metalna faza• Visok sadržaj kompozitnog CBN (oko ili manje 80%) i metalna/keramička faza• Mali sadržaj kompozitnog CBN (manje od 70%) i keramička (TiN ili TiC) faza
Različiti oblici PCBN pločica: a) pune pločice sa ravnom površinom; b) pločice sa lomačima strugotine; c) pločice sa lemljenim umecima; d) pune pločice presvučene
sa bakarnom bojom
10.04.2023 28INOVACIONE TEHNOLOGIJE
10.04.2023 29INOVACIONE TEHNOLOGIJE
• Žilavost i toplotna provodljivost rastu sa povećanjem sadržaja CBN. PCBN je termički stabilan do 1200C i ima dobru hemijsku otpornost na habanje do 1400 C.
• Zrna u CBN-u su veoma mala (manja čak i od 1m) i tvrda i da bi se izbeglo mikro krzanje, rezna ivica mora imati odgovorajuće zakošenje i trebalo bi da je obrađena honovanjem.
• Postoje neka ograničenja kod primene PCBN pri obradi austenitnih čelika i feritnog livenog gvožđa, čija više reaktivna i feritna faza rezultuju povećanim habanjem rezne ivice.
10.04.2023 30INOVACIONE TEHNOLOGIJE
• PCD je najtvrđi dostupni rezni materijal i može se posmatrati kao kompozitni materijal koji kombinuje veoma visoku tvrdoću do 8000 HV, visoku otpornost na habanje i izuzetnu toplotnu provodljivost u opsegu od 500 W/mK.
• Ugljenik je osnovni materijal i njegova specifična rešetkasta struktura atoma daje tehničkim dijamantima brojna izvanredna svojstva.
• Performanse alata za rezanje tipa PCD zasnivaju se na velikoj čvrstoći, niskom koeficijentu trenja, malom toplotnom širenju i velikoj otpornosti prema hemijskoj koroziji. Primena dijamantskih alata je međutim ograničena na temperature manje do 600C, jer iznad ove temperature dolazi do grafitizacije.
• Najveća mana PCD-a je što se ne mogu koristiti za obradu materijala na Fe-bazi zbog afiniteta gvožđa prema grafitu.
10.04.2023 31INOVACIONE TEHNOLOGIJE
• U zoni kontakta između alata i obratka, gde nastaju visoke temperature rezanja, dijamant već pri temperaturi od oko 900 °C prelazi u grafit i hemijski reaguje sa gvožđem, zbog čega dolazi do brzog zatupljenja alata.
• Zbog prethodno rečenog, ovi alati se koriste za obradu nemetalnih materijala kao što su: granit, staklo, guma, grafit i različiti veštački materijali, kao i ne čeličnih materijala. Alati od PCD-a su pokazali izvanredno dobre rezultate pri obradi Al-legura sa visokim sadržajem Si, koji poseduje jako abrazivno dejstvo.
• Osim izrazitog povećanja postojanosti PCD-pločica u odnosu na pločice od TM (meri se faktorima 10 do 100), dobija se i visok kvalitet obrađene površine, kao i umanjena sklonost ka lepljenju strugotine za alat.
10.04.2023 32INOVACIONE TEHNOLOGIJE
• Sintetički dijamant se dobija postupkom sinteze, slično kao CBN. Srednja veličina zrna je oko 25 m.
• Od finog praha dijamanta, uz dodatak Co kao vezivnog sredstva, proizvodi se polikristalno dijamantsko telo sinterovanjem pod pritiskom 60 do 70 Kbar-a i temperaturom 1400 do 2000 °C. Dijamantski sloj, čija debljina iznosi oko 0,5 mm postavlja se obično na podlogu od TM na isti način kao što je opisano kod CBN-a.
a)Mikrostruktura PCD jezgra b) morfologija CVD PCD prevlake c) depozicija u WC pločicu
10.04.2023 33INOVACIONE TEHNOLOGIJE
• Zbog velike krtosti PCD-a oni se koriste pri stabilnim uslovima obrade (kruta mašina alatka i visoke brzine rezanja).
• Rezni fluidi mogu da se koriste, ali generalno samo za hlađenje.
• Danas su mnoge vrste dijamantskih materijala na raspolaganju za procese obrade rezanjem. To takođe uključuje i dijamantske prevlake deponovane raznim metodama, kao što je dijamantski film (slika b i c), čija je debljina od 250 m do 1 mm, a koji se nanosi na karbidni substrat.
• Jedan od dijamantskih proizvoda koji je razvijen od nedavno je CVD (chemical vapour deposition) dijamant, koji je potpuno gust, bez metalnih veziva i na taj način ima tvrdoću i termičku stabilnost blizu prirodnog dijamanta.
• Adhezija dijamantskog filma na karbidni alat predstavlja najveću tehnološku prepreku za širu komercijalnu primenu dijamantski presvučenih pločica.
REZNE PREVLAKE
10.04.2023 34INOVACIONE TEHNOLOGIJE
• Učešće presvučenih alata na tržištu se stalno povećava zbog toga što industrija prerade metala konstantno traži sve efikasnije procese obrade. Prema predviđanjima, primena CVD i PVD presvučenih tvrdih metala prešla je 38%, odnosno 15% respektivno u strukturi primene glavnih materijala reznih alata.
• Presvlačenje pre svega povećava otpornost na habanje, smanjuje sile rezanja i temperature na sečivu i na taj način indirektno utiče na deformaciju i lom alata.
• Podloge za prevlake mogu biti HSS, tvrdi metal, cermet, CBN pa čak i keramika.
• Debljine prevlaka su oko 2-15 m, ali mogu dvostruko povećati postojanost alata smanjenjem trenja i povećanjem otpornosti na na pukotine i hemijske reakcije koje izaziva habanje. Može se sa pravom reći da su prevlake jedna od „najrevolucionarnijih i najproduktivnijih tehnologija koje su ikada razvijene“.
10.04.2023 35INOVACIONE TEHNOLOGIJE
• U opštem slučaju prevlake mogu biti klasifikovane prema postupku nanošenja, npr. CVD (hemijsko taloženje pare) i PVD (fizičko taloženje pare) prevlake, kao i prema kompoziciji na jednoslojne i višeslojne prevlake.
Osnovne metode depozicije prevlaka a) CVD i b) PVD
10.04.2023 36INOVACIONE TEHNOLOGIJE
• U CVD procesu alati se greju u zapečaćenom reaktoru na oko 900 °C (1000 °C). Materijali za oblaganje u osnovi uključuju TiN, TiC, TiCN i Al2O3.
• CVD postupak je rezultat hemijske reakcije između gasovite okoline i zagrejane površine alata. Ovaj postupak se takođe koristi za proizvodnju tankih dijamantskih filmova debljine približno od 5 do 20 m.
• Pošto materijali za prevlačenje imaju različite koeficijente toplotnog širenja od tvrdih metala, dolazi do indukcije zaostalih napona u CVD prevlakama deponovanim na podlogama od tvrdih metala.
• Da bi se izbegla krtost i druge mikrostrukturne promene karakteristične za CVD prevlake, razvijen je srednje-temperaturni proces (medium-temperature process, MTCVD) za taloženje prevlaka na nižim temperaturama od 700-900°C, kao i plazma aktiviran CVD postupak (PACVD) koji se izvodi na još nižim temperaturama.
10.04.2023 37INOVACIONE TEHNOLOGIJE
Poređenje metoda depozicije prevlaka
10.04.2023 38INOVACIONE TEHNOLOGIJE
• Fizičko taloženje pare (PVD) je drugi veliki proces koji se koristi za proizvodnju prevlaka kod reznih alata. Razvijen je nešto kasnije (oko 1980.).
• Za razliku od CVD metoda, kod PDV postupka prevlaka se deponuje u vakumu. Temperature su oko polovine od onih koje se koriste pri CVD postupku, odnosno oko 500°C.
• Manje temperature rezultuju veoma finim zrnima, bez termičkih strukturnih pukotina premaza, sa veoma glatkom i sjajnom površinom, kao i niskim koeficijentom trenja (PVD prevlaka je tanja od odgovarajuće CVD prevlake). To je inače ekološki čistiji i brži proces od CVD postupka.
• PVD postupak je svakako pogodniji od CVD kod nanošenja prevlake na pločicama koje treba da imaju oštre i jake ivice, kao što je to slučaj kod alata za glodanje, bušenje i urezivanje navoja.
10.04.2023 39INOVACIONE TEHNOLOGIJE
10.04.2023 40INOVACIONE TEHNOLOGIJE
Klasifikacija prevlaka na bazi materijala a) Jednoslojne i višeslojne prevlake na bazi titanijuma, b) supertvrde i kompozitne prevlake
10.04.2023 41INOVACIONE TEHNOLOGIJE
• Prevlake za rezne alate mogu biti u osnovi podeljene na sledeće grupe:
1. Prevlake na bazi titanijuma. Ovu grupu čine TiN, TiC, TiB2, Ti(C, N) i Ti(N,B) slojevi i materijali u kojima metalna faza može biti dopunjena pomoću Al i Cr kao npr. (Ti, Al)N prevlake.
2. Prevlake na bazi keramičkih materijala kao što je Al2O3.
3. Supertvrde prevlake kao što su CVD-DP/BN i DLC prevlake, koje su uporedive sa polikristalnim dijamantskim (PCD) alatima.
4. Čvrste podmazujuće prevlake kao što su metalni amorfni ugljenik, Me-C:H.
5. Meke prevlake deponovane kao jedan sloj ili gornji sloj na čvrstom sloju TiAlN. Primer u ovoj kategoriji su MoS2, čisti grafit i volfram karbid/ugljenik (WC/C). Tvrde prevlake od TiAlN obezbeđuju otpornost na habanje dok meke prevlake obezbeđuju podmazivanje. Ovo je pogotovo važno kod suvih ili približno suvih postupaka obrade.
10.04.2023 42INOVACIONE TEHNOLOGIJE
Jednoslojne i višeslojne prevlake
10.04.2023 43INOVACIONE TEHNOLOGIJE
Specifikacija mogućih koncepata tvrdih i zaštitnih prevlaka
Nova generacija prevlaka, tkz. treća generacija prevlaka, obuhvata širok spektar različitih tipova kompleksnih prevlaka kao što su multikomponentne, multifazne, kompozitne, stepenaste, superrešetkaste, nanokristalne itd.
10.04.2023 44INOVACIONE TEHNOLOGIJE
Primeri prevlaka proizvedenih pomoću četiri različite tehnike depozicije: a) CVD (TiCN/Al2O3), b) plazma aktiviran postupak- PACVD (TiCN/Al2O3), c) PVD (TiN) i d) MTCVD (TiCN/Al2O3/TiN). Očigledno je da mikrostruktura prevlaka zavisi od postupka izrade.
Primeri mikrostruktura prevlaka dobijenih primenom različitih tehnologija
10.04.2023 45INOVACIONE TEHNOLOGIJE
Poređenje mikrotvrdoća nekoliko tipova prevlaka
10.04.2023 46INOVACIONE TEHNOLOGIJE
• Neke nedavno razvijene prevlake, koje su razvijene na drugim reznim materijalima izuzev sinterovanim tvrdim materijalima, su:
1. PVD-TiN/TiCN/TiN prevlaka debljine 18 m na cermetu.2. CVD-Al2O3/TiN prevlake ukupne debljine 1 m (kao višestruki
film), MTCVD- TiCN/Al2O3 prevlake ukupne debljine 16 m ili TiCN/Al2O3/TiN prevlake ukupne debljine 18 m na podlozi od silicijum nitridne keramike.
3. CVD-Al2O3/TiN prevlake na podlozi sa malim sadržajem PCBN da bi se povećala otpornost na habanje pri obradi ojačanih (kaljenih) čelika.
• Odgovarajući i tačni podaci o suštinskim karakteristikama prevlaka i o njihovom ponašanju u eksploataciji nisu baš dostupni. Najpoznatije baze podataka mogu se naći na sajtovima dva svetska lidera u kategoriji naprednih tehnologija presvlačenja, nemačke firme Gühring i firme Balzers iz Lihtenštajna.
10.04.2023 47INOVACIONE TEHNOLOGIJE
Karakteristike prevlaka proizvedenih od strane firme
Gühring
PRAVILA ZA PRIMENU MATERIJALA REZNIH ALATA
10.04.2023 48INOVACIONE TEHNOLOGIJE
• U praksi izbor odgovarajućeg materijala reznog alata treba sprovesti nakon detaljne analize, koja obuhvata širi spektar faktora među kojima su obavezno:
1. karakteristike mašine alatke,2. vrsta obrade,3. geometrija rezne ivice, krutost alata,4. režim obrade,5. oblik, karakteristike i krutost obratka,6. zahtevana tačnost i troškovi obrade,7. upotreba reznog fluida.
10.04.2023 49INOVACIONE TEHNOLOGIJE
Karakteristike materijala reznih alataFracture toughness- otpornost na lom, Thermal schok resistance-otpornost na
toplotne udare
10.04.2023 50INOVACIONE TEHNOLOGIJE
Dijagram izbora odgovarajuće rezne pločice
10.04.2023 51INOVACIONE TEHNOLOGIJE
Odnos između tvrdoće materijala obratka, brzine rezanja i materijala reznog alata