На что следует обратить внимание перед покупкой машины для нанесения PVD-покрытия на режущие инструменты

Почему машина для нанесения покрытий, а не только покрытие, определяет производительность инструмента

Каждое PVD-покрытие на режущем инструменте устроено одинаково: камера откачивается, генерируется плазма, материал покрытия испаряется из источника, а на поверхности инструмента атом за атомом растет пленка. Качество вакуума и контроль осаждения формируют эту пленку. Слой, нанесенный около 5 × 10 ⁻³ Па с нестабильной системой откачки не будет иметь ту же плотность, что и осажденный около 5 × 10 ⁻⁴ Па со стабильной прокачкой. Значения твердости для ТиН или АлТиН предполагают плотную пленку; отслаивание в процессе эксплуатации почти всегда является дефектом адгезии, который начался в камере.

Для режущих инструментов последствия являются прямыми. Покрытия имеют толщину от 2 до 4 мкм, а изменение передней поверхности на полмикрона меняет геометрию кромки; канавка с большим количеством покрытия вызывает биение и вибрацию первой детали. Поэтому машина для инструментов должна обеспечивать повторяемость смещения, стабильную плотность плазмы по всей стойке и запись процесса для каждой партии — не просто высокая скорость осаждения .

Дуговое ионное покрытие или магнетронное распыление: два пути к разным результатам

Большинство производителей инструментов для нанесения покрытий полагаются на катодно-дуговое ионное покрытие. Дуговые источники генерируют плотную, сильно ионизированную плазму, которая образует пленки с превосходной адгезией — свойство, которое наиболее важно, когда режущая кромка загружается и разгружается тысячи раз в минуту. Компромиссом являются макрочастицы: металлические капли могут проникать в пленку и создавать шероховатость, которая сокращает срок службы инструмента при чистовой обработке. Фильтрованные источники дуги уменьшают этот эффект, но контроль капель остается компромиссом на уровне системы.

Магнетронное распыление полностью позволяет избежать образования капель. Пленки более гладкие и их можно наносить при более низких температурах подложки, что подходит для очень острых кромок. Слабым местом является более медленная скорость осаждения, а плотность пленки сильно зависит от смещения, приложенного к стойке для инструментов. Вот почему несколько машин среднего размера объединяют источники дуги и распылительные катоды в одной камере, что позволяет инструментальному цеху обрабатывать дуговые партии AlTiN и распыленные партии DLC без владения двумя системами.

Покрытие режущего инструмента не является поверхностным слоем; это контактная поверхность. Если он не плотный, не однородный и не хорошо приклеен, кромка будет повреждена еще до вращения шпинделя.

Что следует проверить перед тем, как принести машину для нанесения PVD-покрытия в инструментальную комнату?

Установка для нанесения покрытий — это совокупность подсистем, которые должны соответствовать спецификациям сотен партий. Начните с вакуумной установки: диффузионные насосы надежны и экономичны, а турбомолекулярные насосы обеспечивают более чистый высокий вакуум и более быстрые циклы за более высокую цену. Для покрытия инструмента базовое давление должно достигать менее 5 × 10. ⁻³ Па, с повторяемым временем откачки — каждая дополнительная минута — это прямые затраты на партию.

1. Запросите данные о скорости утечек. Небольшая утечка, возникающая через шесть месяцев, является наиболее частой причиной появления серого или неклейкого покрытия.
2. Проверьте равномерность нагрева. Края инструментов термочувствительны, а стойка, которая нагревается неравномерно, производит смешанную партию.
3. Проверьте крепление и вращение. Держатели инструментов должны держать края открытыми для плазмы; планетарное вращение позволяет избежать затененных канавок.
4. Требовать записи процесса. Хранение рецептов, мониторинг смещения и тока дуги, а также регистрация сигналов тревоги необходимы для нанесения покрытия на инструмент.
5. Сначала спланируйте линию очистки. Приклеивание начинается с обезжиривания; ультразвуковая очистка и сушка относятся к машинному решению.

Практической отправной точкой является изучение как опытные инструментальные магазины подходят к процессу выбора прежде чем сравнивать цитаты. Разница между машиной, прошедшей приемку, и машиной, которая работает годами, обычно заключается в этих деталях.

Если в вашей продукции преобладают сверла, концевые фрезы и фрезы, то специально созданная машина для нанесения покрытия с вакуумным режущим инструментом с источниками дуги и приспособлениями по длине инструмента обычно является более прямым ответом, чем устройство для декоративного нанесения покрытия.

Вакуумно-дуговая машина для нанесения покрытия на режущие инструменты Специально разработанная установка для нанесения покрытий с источниками дуги и приспособлениями по длине инструмента поддерживает твердые пленки TiN, AlTiN и другие твердые пленки на сверлах и концевых фрезах, подходящие для цехов, специализирующихся на обработке стали и чугуна. Посмотреть продукт →

Подберите машину к портфелю покрытий, который вы фактически используете

Перечислите покрытия, которые вы используете сегодня, и те, которые планируете использовать в следующем году. Цеха по обработке стали и чугуна выполняют большинство работ с использованием TiN и AlTiN от дуговых источников. Титановые сплавы и жаропрочные суперсплавы подталкивают спецификацию к AlTiN или AlCrN с высоким смещением подложки. Обработка алюминия и меди позволяет получить DLC или другие пленки с низким коэффициентом трения, для которых обычно требуется источник углерода или специальная конфигурация напыления.

DLC является наиболее востребованным вторым покрытием среди инструментальных мастерских с первым устройством нанесения покрытия. Это не просто темный слой: его низкое трение подавляет наросты на кромке при резке алюминия, пластика и композитов. Но окно процесса уже, чем для TiN. Жесткий DLC требует стабильного контроля над предшественником углерода и осторожной ионной бомбардировкой во время нуклеации; в противном случае пленка останется графической и не обеспечит достаточной защиты от износа.

Дополнение Hard Film Vacuum Plating System Эта система PVD/PECVD наносит аморфные углеродные пленки с низким коэффициентом трения для алюминия, пластмасс и композитов. Он касается узкого технологического окна для жесткого DLC со стабильным контролем прекурсоров углерода. Посмотреть продукт →

Прежде чем выбирать размер камеры, ознакомьтесь с предполагаемой смесью покрытия у поставщика оборудования. Машина для твердого покрытия, сочетающая в себе источники дуги и напыления, позволяет переключаться между металлургическими и углеродными покрытиями в одном рабочем процессе, что повышает степень полноты загрузки каждой партии.

Машина для нанесения покрытия на твердую поверхность PVD для инструментов Комбинированная платформа для дуговой сварки и напыления, позволяющая обрабатывать металлургические и углеродные пленки в одном рабочем процессе. Полезно для сравнения конструкций камер и расположения приспособлений при оценке ежегодных расходных материалов. Посмотреть продукт →

Реальная стоимость устройства для нанесения покрытия режущего инструмента не является покупной ценой

Установка для нанесения PVD-покрытия требует капитальных затрат, но ее ежегодные затраты расходуются на мишени, технологический газ, электроэнергию, масло для вакуумных насосов и техническое обслуживание. Титановые и алюминиевые мишени изнашиваются с постоянной скоростью; хром и графит ведут себя по-разному. Реактивное осаждение приводит к более быстрому разрушению масла диффузионного насоса, а напылительные катоды требуют периодического ремонта. Запросите потребление на партию и сравните цифры в вашем коротком списке; а линейка машин для нанесения покрытий на инструменты и формы полезен при сравнении конструкций камер и расположения приспособлений.

Пропускная способность также является частью затрат: установка для нанесения покрытий, которой требуется четыре часа откачки перед каждой трехчасовой работой, вынуждает двухсменный цех жертвовать производительностью. Время откачки и скорость утечки являются показателями производительности. , а не инженерные детали.