Trends in Tool Coating Technology

Det første marked for at udforske er værktøjsbelægningsmarkedet. Værktøjsforbedring er resultatet af flere opgraderede funktioner, afhængigt af brugen af ​​værktøjet. Hårdhed, temperaturbestandighed og kontakten mellem værktøjet og det materiale, der skal skæres eller formes, kan påvirkes positivt. I nogle tilfælde kan belagte værktøjer realisere et værktøjslevetid, der er ti gange længere end ubelagte værktøjer. En vigtig tendens, der påvirker værktøjsovertræk, er skæring af lette materialer. I bilindustrien vælges lette materialer på grund af mindre brændstofforbrug og mindre CO 2 -emissioner. Som følge heraf bliver materialer som aluminium, magnesium og kulstofforstærket plast vigtigere. Bortset fra den reducerede vægt har disse materialer en ting til fælles - de har tendens til at holde fast ved skæreværktøjet, hvilket resulterer i kortere værktøjslevetid. Denne tendens har stimuleret udviklingen af ​​DLC belægning, som er en hydrogenfri diamant som carboncoating med en lav friktionskoefficient.

Crossover Tribological Applications

Det er et praktisk eksempel på en crossover-udvikling, der stammer fra tribologi og anvendes på værktøjsbelægningsmarkedet. Ved tribologiske anvendelser anvendes denne hydrogenfri diamant-lignende kulstof (DLC) belægning til at reducere slid og friktion. Anvendt til værktøjsindustrien har DLC-belægninger vist sig at være yderst egnede til at skære letvægtsmetaller og fiberforstærket plast, der har tendens til at holde fast i værktøjet. En TA-C belægning til værktøj er meget tyndere med en typisk lagtykkelse på 0,5 μm. Med DLC belægning kan værktøjets levetid øges betydeligt. Belægningerne deponeres med bueaflejringsteknologi ved hjælp af cirkulære formede buekatoder, der sikrer en stærk klæbning af belægningen selv.

Omkostningseffektivitet

I alle brancher er omkostningseffektiviteten en drivkraft, der kræver konstant opmærksomhed. Værktøjsindustrien er ingen undtagelse. Omkostningerne til værktøjsbelægningerne er kun en lille del af de samlede omkostninger ved et værktøj, men fordi belægningsprocessen er placeret i slutningen af ​​produktionslinjen, er det meget vigtigt, at belægningen er af høj kvalitet. Derfor er pålidelighed i værktøjsbelægning lige så vigtig som omkostninger. Ved udvikling af en ny cirkulærbue-teknologi til deponering af nitridbelægninger vil virksomhederne fokusere på at gøre mange ejerforhold mere effektive end nogensinde før. Karakteristika vil være korte batch gange, høj mål effektivitet og glatte belægninger, der kræver minimal efterbehandling. Et skift i benchmark coatings sker nu, da beprøvet teknologi er blevet udvidet med en meget funktionel AlCrN belægning til kogeplader, der anvendes til gearskæring.

Bæredygtighed

Bevidstheden om bæredygtige produktionsmetoder bliver mere og mere almindeligt, også inden for værktøjsindustrien og relaterede felter op og ned i forsyningskæden. Vigtige faktorer her er den fremtidige mangel på råmaterialer, energiforbrug, vedvarende energi, toksicitet af materialer og genbrug i biologiske eller industrielle kredse. I værktøjsindustrien findes nogle svar på disse udfordringer i højere værktøjshastighed og foderhastigheder. Nogle overtrukne værktøjer kan opnå ikke blot længere skærelængder, også en større dybde pr. Kontakt, hvilket sparer tid og energi undervejs. Fødehastigheden af ​​meter pr. Minut bestemmer. En anden tendens, der er drevet af bæredygtighed samt omkostningseffektivitet, er mindre brug af kølevæsker. Tørring eller minimale smøremængder (MQL) er trending, hvilket fører til øgede temperaturer på værktøjskantkanterne og dermed et behov for forbedret oxidationsbestandighed.

Temperaturbestandighed

Træningerne i værktøjsindustrien er alle relaterede. Udviklingen for omkostningseffektivitet og miljøbevidsthed fører til lavere brug af kølevæsker, hvilket igen fører til højere temperaturer under skæring. Industrien svarer med et andet valg af komponentmaterialer og overtræk, der kan modstå de høje temperaturer. Komponentmaterialer som titan (Ti) og nikkel (Ni) legeringer er vanskelige at skære på grund af deres klæbende tendens og sejhed, men ta-C coating vil ikke bringe nogen løsninger her på grund af dens driftstemperatur maksimalt ca. 500 ° C. Nitridbelægninger er derfor en bedre løsning. De kan fungere ved driftstemperaturniveauer på op til 1100 ° C eller endda 1500 ° C (tabel 1). Anvendelsesorienteret udvikling er blevet gjort for at tilpasse belægningerne lavet med cirkulærbue-teknologi til specifikke anvendelser, såsom højhastighedskværn og fræsning. Til skæring af titanium kan TiAlN-belægningen fremstillet med specifik cirkelbue teknologi give fremragende resultater. Derudover er der udviklinger vedrørende siliciumholdige nanokompositive belægninger og finjusterende AlTiN til specifikke anvendelser.

Konklusion

Udviklingen i værktøj, tribologiske og dekorative markeder giver mange muligheder for PVD- og PACVD-coatingteknologi. En stor del af forskning og udvikling foregår af hold bestående af coatingudstyrsfabrikanter, universiteter og industrien for at forbedre og optimere belægninger. Der bør lægges ekstra vægt på overgangen mellem forskellige markeder. Erfaringer fra en applikation kan give en masse input til videreudvikling af teknologier og belægningsløsninger til en anden applikation, nogle gange på et helt andet marked. Crossovers kan fremskynde udviklingen betydeligt.