Werden Sie chemisch mit CVD-beschichteten Einsätzen

Nahezu Alle Wendesschneidplatten – Geschätt auf Etwa 90% bis 95% – Werden Entweder Mit dem Bechichtungsverfahre physikalische Dampfablagerung Chemische Dampfablagerung Bechichtet. BEM CVD-Verfahre Werden Die für die Be-Die-Be-Be-Beer-Werer-Ceratizit USA Inc. in Warren, Michigan. Der FeuchtezernsetzT -dann entweder ass reagiert mit zusätzlichen grundstoffe zu Einem Dünnen -Film auf Dem -Schneidwerkzugsubstrat. Für den CVD -Verfahren werden die für die Beschichtung verwendeten Basissubstanzen verdampft, bevor sie in die Beschichtungszone geliefert werden, berichtet der ToolMaker Ceratizit USA Inc. in Warren, Michigan. Der Dampf zersetzt sich dann entweder oder reagiert mit zusätzlichen Basensubstanzen, um einen Dünnfilm auf dem Schneidwerkzeugsubstrat zu erzeugen. Im Gegensatz dazu basieren PVD -Prozesse auf rein physischen Reaktionsmethoden. Ein materieller Dampf kondensiert auf der Substratoberfläche und um sicherzustellen, dass die Dampfpartikel die Komponenten erreichen und nicht durch die Dispersion von Gasmolekülen verloren gehen, findet das Verfahren unter Vakuumbedingungen statt. Die Unterschiede in den resultierenden Beschichtungen sind ziemlich ausgeprägt. “Sie können CVD und PVD nicht vergleichen, da die Beschichtungstexturen und -chemien unterschiedlich sind”, sagte Christoph Czettl, F & E -Manager für Schneidwerkzeuge für Ceratizit Österreich GmbH. „Zum Beispiel ist die häufigste Beschichtung mit PVD auf den Einsätzen tialn. Bei CVD sind die am häufigsten verwendeten Beschichtungsarchitekturen TICN und Aluminiumoxid, sodass dies völlig verschiedene Arten von Beschichtungen sind. “ Ein Corodrill 880-Bohrer ist mit CVD-beschichteten Einsätzen ausgestattet. Zusätzlich zur Holemakuation kann das Werkzeug für helikale Interpolation, Langweilung, Sturz und Drehen verwendet werden. Bild mit freundlicher Genehmigung von Sandvik Coromant Außerdem werden einige Festkohlenstoff-Round-Shank-Werkzeuge mit Diamanten CVD-beschichtet, was eine spezielle Form der CVD-Beschichtung ist. Zum Beispiel stellt Sandvik Coromant Co. seine Diamantbeschichtung mithilfe von Hot Filament CVD her, eine Technologie, die sich „völlig anders“ von derjenigen, die zur Herstellung anderer CVD -Beschichtungen verwendet wird, „völlig anders“ ist . “Diese Technologien können nicht verglichen werden.” Vor diesem Hintergrund konzentriert sich dieser Artikel auf die Anwendungen für CVD-beschichtete Einsätze. Beschichtungszusammensetzung Zusätzlich zu TICN und Al 2 O 3 sind die Nichtdiamond -CVD -Beschichtungsmaterialien im Allgemeinen auf TIC und Zinn beschränkt. Obwohl eine einschichtige CVD-Beschichtung möglich ist, haben praktisch alle mit CVD beschichteten Einsätze zwei oder drei Ebenen. Brian Wilshire, technischer Zentrummanager für Kyocera Precision Tools Inc. in Hendersonville, North Carolina, sagte, die meisten CVD-beschichteten Noten des Werkzeugmachers beginnen mit einer TICN-Schicht auf dem Substrat, gefolgt von einer Al 2 O 3-Schicht und mit Zinn gekrönt. Im Gegensatz zu PVD -Beschichtungen, die aus mehreren Schichten von Beschichtungen bestehen, sind einige Nanometer dick, um eine Beschichtung zu erreichen, die zwischen 1 und 7 µm (0,00004 “bis 0,00028”) dick ist, haben CVD -Beschichtungen normalerweise zwischen 5 und 20 µm (0,0002 “bis 0,00079”. ) dick und manchmal dicker. “Typischerweise passen die härteren, kräftigeren Noten mit einer dickeren Beschichtung”, sagte Wilshire. “Wenn Sie versuchen, die Zähigkeit zu verbessern, gehen Sie mit einer dünneren Beschichtung.” Jede Schicht kann eine andere Dicke aufweisen, sagte er und fügte hinzu, dass eine Aluminiumoxidschicht, die dicker ist als die anderen, die Wärme- und Verschleißfestigkeit verbessert. “Der Schlüssel besteht darin, sicherzustellen, dass die anfängliche Beschichtungsschicht am Carbid haftet und nachfolgende Schichten sich gegenseitig aneinander haften”, sagte Wilshire. “Wenn sich die Beschichtung nicht an den Einsatz hält, wird es Ihnen nicht gut tun.” Derzeit in der grundlegenden Phase, sagte Czettl, dass Ceratizit CVD-Beschichtungen auf Zirkoniumbasis wie ZRCN erforscht, um TICN zu ersetzen. Mit drei anderen Personen verfasste er ein Papier, in dem einige Berichte darauf hindeuten, dass es vorteilhafte mechanische und thermische Eigenschaften von Zr (C, N) über Ti (C, N) Beschichtungen gibt. Eine der Hauptfragen beinhaltet die Kosten: Gibt es Ablagerungsraten, die dies wirtschaftlich machen? Zeit- und Temperaturverringerung der Zeit, die für die Ablagerung einer CVD -Beschichtung erforderlich ist, ist eine Möglichkeit, die Kosteneffizienz zu erhöhen. Czettl sagte, Ceratizits Ziel sei eine Ablagerungsrate von besser als 2 µm (0,00008 “) pro Stunde.Viel, werden Sie in der Beschichtungsdicke stärker gestreut. “ Laut Czettl ist ein hohes Maß an Homogenität ein Hauptvorteil einer CVD -Beschichtung. Die Werkzeugmacher halten nicht nur die Ablagerungszeit so kurz wie möglich, sondern versuchen, die Beschichtungstemperatur so niedrig wie möglich zu halten, um zu verhindern, dass das Verfahren das Carbid -Substrat schädigt, z. B. durch das Brennen. Er sagte jedoch zu niedrigem Temperaturrisiko, das Adhäsionsprobleme verursacht. Anstatt CVD-beschichtete Einsätze bei einer Temperatur von 1.000 Grad C (1.832 f) zu produzieren, was in der Vergangenheit typisch war, sagte Wilshire, dass CVD-Beschichtungen im Allgemeinen unter Verwendung des CVD-Methode mit mittlerer Temperatur abgelagert werden, bei dem die Temperatur von etwa 700 bis 950 reicht C (1,292 bis 1.742 f). “CVD mit mittlerer Temperatur wird den Kobalt nicht so schlecht auswehren”, sagte er. Der CA025P CVD-beschichtete Carbid-Grad dient zum Drehen von Stahl mit einem hohen Widerstand gegen Verschleiß, Bruch, Adhäsion und Abhaufen. Bild mit freundlicher Genehmigung von Kyocera-Präzisionswerkzeugen Da Carbid und Beschichtungen unterschiedliche Raten der thermischen Expansion und Kontraktion aufweisen, sagte Wilshire, dass die CVD-Beschichtungen, die mit der älteren, hochtemperaturen CVD-Methode abgelagert wurden, tendenziell Mikroreter entwickeln. MTCVD hilft bei der Reduzierung oder Beseitigung von Restrissen in der Beschichtung. “Das Spielen mit der Beschichtungsdicke hilft auch”, sagte er. “Je dünner die Beschichtung ist, desto weniger Zeit verbringt Sie in der Kammer bei hoher Temperatur.” Laut Evans ist CVD jedoch nicht für verspannte Produkte geeignet, da der Prozess immer noch eine Temperatur erreicht, die das Löschen schmilzt. Darüber hinaus biete Sandvik Coromant kein Festkohlenstoff-Round-Shank-Werkzeug mit ohne diamondischen CVD-Beschichtungen an, da diese Werkzeuge typischerweise lang und schlank sind, insbesondere mit kleinen Durchmesser, und tendenziell Formabweichungen bei CVDs erhöhten Temperaturen, die sind Kein Problem mit PVD. Kristallkontrolle zur Minimierung von Spannungen in der CVD -Aluminiumoxid oder Al 2 O 3, die Evans, sagte Evans, dass Sandvik Coromant eine Technologie namens Inveio entwickelte, um die Orientierung oder Struktur der Kristalle in der Beschichtung zu kontrollieren. Mit der Technologie sind die Kristalle in einer gleichmäßigen Richtung angeordnet, die in einer eng gepackten Struktur in Richtung Schneiderei hinweist, die die Beschichtungsfestigkeit verbessert und laut Unternehmen die Lebensdauer von 25% bis 30% erweitert. Die Einsätze zielen auf das Schneiden von ISO -P -Stahl ab und eignen sich zur Bearbeitung von Edelstahl und Gusseisen. Kyocera Precision Tools verfolgt einen anderen Ansatz, um die Feinkornstruktur seiner CVD-Beschichtungen fest zu steuern, indem sie „kontinuierlich mit den Zusammensetzungen der Gase spielt“ in die Beschichtungskammer, erklärte Wilshire. Das Ergebnis ist eine TICN -Schicht mit einer starken säulenförmigen Form, die senkrecht zur Oberfläche des Einsatzes, eine Aluminiumoxidschicht mit eng ausgerichteten kleinen Körnern und eine obere Zinnbeschichtung, bei der die kleine Korngröße die Stabilität verbessert. “Das Endziel ist eine feinere Kornstruktur mit einer präzisen Getreideausrichtung, um den Verschleißfestigkeit, die Starrheit und die Zähigkeit der Beschichtungen zu verbessern”, sagte Wilshire. “Wenn ein Crack beginnt, wird er leichter verhaftet, anstatt ihn durch die Beschichtung und hinunter zum Substrat selbst laufen zu lassen.” Bereiche der Anwendungswende, in denen ein Einsatz ein Werkstückmaterial kontinuierlich schneidet, ermöglichen CVD -Beschichtungen zum Leuchten. Laut Czettl dominieren CVD-beschichtete Einsätze immer noch im Drehen, weil sie sich effektiv gegen Abrieb und Verschleiß widersetzen und ein hohes Maß an heißer Härte haben, um den schlimmsten Feind von Carbid zu bekämpfen: hohe Temperatur. Er schätzt, dass mindestens 60% der Dreheinsätze mit CVD beschichtet sind. Fräsen und Grooven beinhalten jedoch unterbrochene Schnitte, und er sagte, dass mindestens 60% der härteren PVD-beschichteten Einsätze für diese Anwendungen verwendet werden. Wilshire sagte, die Spaltung sei wahrscheinlich höher, 70% bis 75% der Dreheinsätze werden mit CVD beschichtet und nur 10% der Mahleinsätze mit CVD beschichtet. “Zum Mahlen”, sagte er, “mit der ständigen Unterbrechung haben wir festgestellt – und alle anderen haben auch festgestellt -, dass PVD -Beschichtungen größtenteils in diesen Anwendungen unvergleichlich sind.” Bohrungen sind manchmal einen hybriden Ansatz. Wilshire erklärte, dass der äußere Einsatz ein CVD-beschichtetes sein kann, der beim Bohren mit hoher Geschwindigkeit besser widersteht aus der Mitte. Ein Vergleich von Ceratizit, der den vorherigen Behandlungsprozess des Unternehmens (links) und einen Einsatz mit der Dragonskin CVD erhalten hatBeschichtung, die den fortschrittlichsten Behandlungsprozess des Symbollmachers (rechts) erhielt. Nach Angaben des Unternehmens erzeugt der fortschrittliche Behandlungsprozess eine extrem glatte Oberfläche, wodurch die Kontaktreibung zwischen dem Chip und der Rake -Face verbessert wird, um den Verschleiß zu verringern, den Druck zu reduzieren und festzuhalten, während die Lebensdauer der Werkzeuge verlängert wird. Bild mit freundlicher Genehmigung von Ceratizit USA „So können Sie die Geschwindigkeit erhöhen, die Zykluszeit verkürzen und den Durchsatz erhöhen“, sagte er über die Kombination von Beschichtungen. Das Werkstückmaterial bestimmt auch, welche Art der Beschichtung ausgewählt werden soll. Evans sagte, Branchen, die viel Kohlenstoffstahl (ISO P- und ISO-K-Materialien) wie Automobil- und schwere Geräte maschinen tragen. Die Beschichtungen sind auch beim Schneiden von Edelstahl (ISO M) effektiv, sagte er. Im Gegensatz dazu sagte er, dass vermarktet sich die maschinenfestigen Superlegierungen und Titanlegierungen (ISO S) wie Luft- und Raumfahrt mit PVD-beschichteten Einsätzen, um diese herausfordernden Materialien besser zu scheren, auf die Bearbeitung von Hitzeresistenten und Titanlegierungen (ISO S) auftragen. “Wegen der Temperaturunterschiede in den Öfen”, sagte Evans, “können Sie einen schärferen Rand auf einen PVD-beschichteten Einsatz setzen.” Er sagte, dass die Luft- und Raumfahrtindustrie auch eine erhebliche Menge an Verbundwerkstoffen und gestapelten Materialien reduziert, und die dünnere PVD -Beschichtung hilft dabei, eine scharfe Kante aufrechtzuerhalten, um das Ausfransen des Werkstücks zu vermeiden. Unbeschichtete Einsätze könnten ebenfalls geeignet sein, sagte er. Wilshire fügte der Liste der Materialien Aluminium und Kunststoffe hinzu, die effektiv mit hochpolierten, unbeschichteten Einsätzen geschnitten werden können. Sobald eine CVD -Beschichtung auf einem Einsatz abgelagert ist, ist das Produkt noch nicht vollständig. “Die meisten CVD-beschichteten Einsätze, die wir anbieten, haben einen Nachbeschlussprozess, um die Beschichtung wie Polieren und Bürsten zu glätten”, sagte Wilshire. Nach der Behandlung hilft auch die Reduzierung von Belastungen, die zu Rissen führen können, da die Beschichtung während des CVD-Prozesses mehr schrumpft als das Carbid, sagte Czettl. Darüber hinaus versucht Ceratizit, die restlichen Zugspannungen in einen crackresistenten Druckspannung umzuwandeln, der auch zahlreicher von Experten begutachteter Veröffentlichungen darstellt. “Wir machen das normalerweise mit einem trockenen Prozess”, sagte er, “was besser als nassablastende Prozesse ist.” Während PVD-beschichtete Einsätze einen Vorteil gegenüber CVD-beschichteten Beilagen in Bezug auf Marktanteile haben, ist dies möglicherweise nicht immer der Fall, da die Werkzeugmacher an der Entwicklung von Technologien arbeiten, um die Leistung von CVD-Beschichtungen zu verbessern. “In Zukunft kann ich sehen, dass CVD dominanter wird”, sagte Evans, “weil es mehr Technologie gibt, die es uns ermöglichen, schärfere Kanten auf CVD-beschichtete Einsätze zu setzen.” Weitere Informationen von Kyocera Precision Tools zu seinen von CVD beschichteten Einsätzen finden Sie in einer Videopräsentation unter cTePlus.delivr.com/2bn2e. Ein Hochgeschwindigkeits-Finish-Carbid ist nicht das einzige Schneidwerkzeug, das CVD-beschichtet ist. CVD-beschichtete Cermet-Einsätze sind ebenfalls verfügbar, wie beispielsweise Kyocera Precision Tools Inc.s jüngsten Fortschritt: der CCX CVD-beschichtete COMMET-Einsatz zum Abschluss. Der technische Zentrum -Manager Brian Wilshire erklärte, dass die thermische Expansionsraten des Cermet und die CVD -Beschichtung die Beschichtung ermöglichen, einen starken verbleibenden Druckspannung zu erreichen, der Risse verhindert. “Wir haben eine härtere Cermet als die unbeschichtete Version wegen der CVD -Beschichtung”, sagte er. Laut Wilshire sind Endbenutzer in der Regel in eine bestimmte Futterrate eingeschlossen, um eine bestimmte Oberflächenrauheit aufrechtzuerhalten. „Wischereinsätze können für einige dieser Anwendungen verwendet werden“, sagte er, „aber nur, wenn Sie parallel oder senkrecht zur Mittellinie bearbeiten. Alles, was mit Profilabschnitten oder abgewinkelten Schnitten ist, hilft der Scheibenwischer nicht wirklich. ” Der CCX-CVD-beschichtete Cermet-Einsatz eignet sich für die Hochgeschwindigkeits-Veredelung mit kohlenstoffarmen Stahl, allgemeinem Stahl und Gusseisen. Bild mit freundlicher Genehmigung von Kyocera-Präzisionswerkzeugen in diesen Situationen, Wilshire sagte, dass die einzige Möglichkeit, die Zykluszeit zu verkürzen Fertig. “In einigen Fällen”, sagte er, “in kohlenstoffarmen Stahl können wir im Vergleich zu unserem PVD-beschichteten Cermet doppelt so hoch wie CCX laufen.” Um CVD effektiv zu beschichten, sagte Wilshire, dass der Symbollbildner die Getreidestruktur des Substrats verbessern und das Auslaugen des Bindemittels minimieren musste. “Wir gingen zu einer feinen Corn-Cermet und verfeinerten das Bindemittelmaterial, damit es eine CVD-Beschichtung akzeptieren konnte”, sagte er. Während eine kleine Minderheit des Carbids, dass dieUnternehmensverkäufe sind unbeschichtet, sagte Wilshire, dass etwa die Hälfte der Cermet -Produkte keinen Mantel tragen. “Es ist ein Nischenprodukt”, sagte er über CCX, “aber wir sehen ein stetiges Wachstum, wenn die Menschen davon erfahren und den Vorteil sehen, dass der Endprozess verkürzt wird.”