TiN, TiAlN, AlTiN... en sammenligning af belægningerne
I de sidste par måneder har vi præsenteret fem overfladebehandlinger, der forfiner RUKO præcisionsværktøjer. I denne artikel sammenligner vi dem og giver et overblik over disse belægningers egenskaber.
Først besvarede vi disse spørgsmål i artiklerne om de enkelte belægninger (TiN, TiAlN, AlTiN, TiCN og RUnaTEC): Hvad er belægningens iboende karakter? Hvornår skal jeg bruge hvilken belægning? Hvilken belægning er egnet til hvilke materialer?
Her har vi samlet en oversigt over overfladebehandlingernes egenskaber. Du kan naturligvis også læse de enkelte artikler for at få flere oplysninger.
Grundlæggende oplysninger om overfladebehandling
Eine Beschichtung ist eine sehr dünne (mikrometerdünne), fest haftende Schicht aus einer chemischen Verbindung, die auf ein Werkstück aufgebracht wird. Die Beschichtung hat die folgenden positiven Einflüsse auf das Präzisionswerkzeug:
- Erhöhte Standzeit/VerschleißfestigkeitReibung und Verschleiß treten an der Werkzeugoberfläche zwischen zwei beweglichen Teilen (Werkstück und Bohrer) auf. Diese Reibung belastet den Bohrer und wird durch die Beschichtung reduziert. Dadurch wird die Lebensdauer des Werkzeugs verlängert.
- Ermöglichung höherer SchnittgeschwindigkeitenDurch den Schutz der Beschichtung kann die Schnittgeschwindigkeit erhöht werden.
- KorrosionsschutzDie Beschichtung schützt das Werkzeug vor Zerstörung durch Umwelteinflüsse, z.B. Rost.
- Optische Aufwertung
Die Schichtdicke wird in Mikrometern (μm) angegeben und beträgt nicht mehr als 0,7 μm, da dickere Schichten rissanfällig sind.
Je nach dem zu bearbeitenden Werkstoff und dem Präzisionswerkzeug müssen Beschichtungsregelungen berücksichtigt werden. Zwei Faktoren spielen dabei eine wichtige Rolle:
- die Anwendung, d.h. in welches Material soll gebohrt werdenIst es z.B. Baustahl, Edelstahl oder Aluminium? Je härter das Material, desto höher die Nanohärte der Beschichtung.
- die Art der Zerspanung (z.B. Bohren, Fräsen, Gewindeschneiden)Beim Gewindeschneiden wird z.B. eine niedrigere Drehzahl verwendet als beim Bohren mit einem Spiralbohrer, so dass die Anforderungen an die maximale Anwendungstemperatur unterschiedlich sind.
Erhöhte Lebensdauer der Werkzeuge
Die Lebensdauer ist definiert als die Zeit, bis der zulässige Verschleiß erreicht ist. Mit anderen Worten: Die Standzeit ist die Zeit, bis man mit dem Bohrergebnis nicht mehr zufrieden ist oder die Leistung des Werkzeugs nachlässt.
Neben der Beschichtung ist die Standzeit abhängig von:
- der Schnittgeschwindigkeit
- Werkstoff
- Werkzeugstahl
- Spanquerschnitt (Größe der Schnittfläche)
- Kühlung
- Maschineneinsatz (geführt, handgeführt)
Ein wesentlicher Vorteil einer Beschichtung ist die Verlängerung der Standzeit des Präzisionswerkzeugs.
Selbst die am häufigsten verwendete Standardbeschichtung TiN erhöht die Standzeit um das Drei- bis Vierfache. Wenn Sie also viel schneiden und nicht jede Woche neue Bohrer kaufen wollen, sollten Sie einen beschichteten Bohrer verwenden.
Sie können die Standzeit auch durch Kühlung verlängern.
Skærehastighed og maks. anvendelsestemperatur
Skærehastigheden angives i meter pr. minut (m/min). Under skæring slides værktøjets skærekanter på grund af friktion, udbrud og diffusion ved høje temperaturer. Dette ændrer skærekantgeometrien og reducerer værktøjets kvalitet og nøjagtighed. Ved at indstille den nøjagtige skærehastighed kan du opnå optimale resultater og minimere værktøjsslitage.
Som allerede nævnt ovenfor kræves der en lavere skærehastighed til gevindskæring end til boring.
Den maksimale anvendelsestemperatur afhænger af skærehastigheden. Jo højere skærehastighed, jo højere er den maksimale påføringstemperatur for belægningen.
Anvendelsesområder
Hvad er de enkelte overfladebehandlinger i vores produktsortiment, og i hvilke applikationer anvendes de? Nedenstående tabel giver dig et godt overblik afhængigt af typen af skære- og værktøjsstål.
Til meget hårde materialer (f.eks. rustfrit stål), der skal skæres med spiralbor, kan TiAlN på wolframcarbidbor være den foretrukne belægning.
Som du kan se i tabellen, kan du kun finde TiN-belægningen på HSS-værktøjsstål. Værktøjer af hårdere stål anvendes også til skæring af hårdere materialer. TiN-belægningen kan ikke modstå den deraf følgende høje temperatur.
TiAlN bygger bro mellem værktøjsstålene HSS og wolframcarbid til boring, da det også kan anvendes til høje skærehastigheder.
Køling
Køling har en positiv effekt på værktøjet, uanset belægningen. Derfor anbefaler vi altid at køle værktøjet, selv om det ikke er absolut nødvendigt.
Kølemidler sikrer
- reduktion af friktion
- fjernelse af spåner
- fjernelse af varme
- forøgelse af levetiden
- forbedring af materialets overflade
- rengøring af arbejdsemnet
- undgåelse af korrosion
under skæring.
Køling er ikke absolut nødvendig for nogle belægninger.
Nano hardness
Nanohårdheden udtrykkes i gigapascal (GPa) og angiver det tryk, der udøves af en kraft på en Newton på et areal på en kvadratmeter. (Formlen er: 1 kg-m-1-s-2 = 1 N-m-2)
Med nanohårdhed kan der skæres hårdere materialer og opnås højere skærehastigheder. Dette har en positiv effekt på den nødvendige arbejdstid.
Friktionskoefficient
Under boringen møder det bevægelige værktøj et stationært materiale. Dette resulterer i friktion og tilsvarende varme. Målet er at overføre de resulterende kræfter med et lavt friktionstab.
Friktionskoefficienten udtrykkes i μ.
Ved afkøling kan f.eks. friktionskoefficienten fra stål mod stål reduceres fra 0,2 til 0,07 μ.
Resumé og konklusion
Overfladebehandlinger har altid en positiv indflydelse på værktøjet. Afhængigt af anvendelsesområdet er en anden belægning fordelagtig.
Nedenstående tabel viser en sammenligning af de forskellige tekniske parametre og anvendelsesområder for de fem overfladebehandlinger.
| Belægning | Nano hårdhed op til [GPa] | Frakke tykkelse [μm] | Koefficient af friktion | Max. anvendelse temperatur [ºC] | Ansøgning |
|---|---|---|---|---|---|
| TiN | 24 | 1-7 | 0,55 | 600 | mindre hårde materialer (Stål (N/mm²) <900) |
| TiCN | 32 | 1-4 | 0,2 | 400 | hårde materialer (Stål (N/mm²) <1.300, rustfrit stål) |
| TiAlN | 35 | 1-4 | 0,5 | 700 | hårde materialer (Stål (N/mm²) <1.100, rustfrit stål) |
| AlTiN | 38 | 1-4 | 0,7 | 900 | meget hårde materialer (Stål (N/mm²) <1.300, rustfrit stål) |
| RUnaTEC | 45 | 1-4 | 0,45 | 1.200 | meget hårde materialer (Stål (N/mm²) <1.300, rustfrit stål) |
I denne PDF (0,5 MB) får du en oversigt over de overfladebehandlinger, der anvendes til hvilke formål.
Hvis du har problemer med at finde den rigtige hane, er du velkommen til at kontakte os.