Yüksek hızlı kuru kesim için en iyi kaplama Nitrojen Alüminyum Titanyumdur
Günümüzde kesme sıvılarının artık gerekli olmamasının büyük bir nedeni kaplamalardır. Kesme bölgesinden kesici uça (takım) ısı transferini engelleyerek sıcaklık şoklarını azaltırlar. Kaplama, alet tabanı ve iş parçası malzemesinden çok daha düşük bir termal iletkenliğe sahip olduğu için bir termal bariyer görevi görür. Sonuç olarak, bu takımlar daha az ısı emer ve daha yüksek kesme sıcaklıklarına dayanabilir. Tornalama veya frezeleme olsun, kaplamalı takımlar, takım ömrünü kısaltmadan daha verimli kesme parametreleri sağlar.
Kaplama kalınlığı 2 ile 18 mikron arasındadır ve takım performansında önemli rol oynar. Daha ince kaplamalar, darbeli kesme sırasında daha kalın kaplamalara göre sıcaklık değişikliklerine daha iyi dayanır çünkü daha ince kaplamalar daha az strese sahiptir ve çatlamaya daha az eğilimlidir. Hızlı soğutma ve ısıtmada, kalın kaplamalar çok hızlı ısınan ve soğuyan bir cam gibi kırılma eğilimindedir. İnce kaplamalı uçlarla kuru kesme, takım ömrünü yüzde 40'a kadar uzatabilir, bu nedenle fiziksel kaplamalar genellikle yuvarlak takımları ve frezeleme uçlarını kaplamak için kullanılır. PVD kaplamalar, kimyasal kaplamalardan daha ince uygulanma eğilimindedir ve kontura daha güçlü bir şekilde bağlanır. Ek olarak, PVD kaplamalar çok daha düşük sıcaklıklarda semente karbür üzerine çökeltilebilir, bu nedenle çok keskin kenarlar ve büyük pozitif talaşlı frezeleme ve tornalama takımları için daha çok kullanılırlar.
Kaplama malzemesi titanyum nitrür olmasına rağmen, tüm kaplanmış aletlerin yüzde 80'ini oluşturur. Bununla birlikte, yüksek hızlı kuru kesme durumunda, en iyi PVD kaplama, yüksek hızlı tornalama gibi yüksek sıcaklıkta sürekli kesmede titanyum nitrürden dört kat daha iyi performans gösteren titanyum-alüminyum-nitrürdür (TiAlN). TiAlN kaplama ayrıca daha yüksek termal stres koşulları altındaki aletler için diğer kaplamalardan daha iyi performans gösterir. Kesme sıvılarına ulaşmanın zor olduğu küçük çaplı deliklerin kuru frezelenmesi ve derin delik delme gibi
TiAlN, kesme sıcaklıklarında TiN'den daha serttir ve termal olarak kararlıdır. PVD kaplamalar, kimyasal aşınmaya karşı direncinden yararlanır. 3500 dereceye kadar Vickers sertliğine sahiptir ve çalışma sıcaklığı 1470 derece F'ye kadardır. Malzeme bilimcileri, bu özelliklerin, alüminyumun bir kısmı talaş/alet ara yüzeyinde oluşan amorf alüminyum oksit filmlerine atfedilebileceğini düşünüyor. kaplama yüzeyi yüksek sıcaklıklarda oksitlenir.
Bu çalışma için ultra ince çok katmanlı PVD kaplamalar bilinçli olarak seçilmiştir ve biriktirme işlemi, her biri sadece birkaç nanometre kalınlığında yüzlerce katmandan oluşan kaplamalar üretir. Genel PVD kaplamaların birikimi sadece birkaç mikrometre kalınlığında kaplamadır.
PVD kaplamanın birçok avantajı olmasına rağmen, CVD kaplama çoğu demirli metalin işlenmesi için hala daha popülerdir. CVD işleminde, daha yüksek birikme sıcaklığı, bağlanma mukavemetini geliştirmeye yardımcı olur ve matriste daha yüksek bir kobalt içeriğine izin verir, böylece kesici kenarın tokluğu iyidir ve plastik deformasyona direnme yeteneği iyileştirilir. CVD kaplama oranı nedeniyle
CVD, bilinen ısıya ve oksidasyona en dayanıklı kaplama olan alet üzerine yararlı bir alüminyum oksit tabakası bırakma işlemidir. Alümina zayıf bir iletkendir, takımı kesme deformasyonu tarafından üretilen ısıdan izole eder ve talaşa ısı akışını destekler. Bu, esas olarak kuru kesmede kullanılan karbür tornalama takımları için mükemmel bir CVD kaplama malzemesidir. Ayrıca yüksek hızlı kesme sırasında alt tabakayı korur ve en iyi aşınma önleyici ve krater aşınma kaplamasıdır.
Kaplamalı kesici uçlar daha uzun takım ömrüne sahiptir ve kuru frezelemede ıslak frezelemeye göre daha stabildir. Daha yüksek kesme hızları, kesme sıcaklığını daha da artıracaktır. Örneğin, dökme demiri 14,000 rpm ve 1.575 inç/dak kesme hızında kuru işleme, takımın önündeki kesme bölgesini 600 dereceden 700 dereceye kadar ısıtabilir. Metal çıkarma oranı, alüminyumun frezelenmesine benzerken, elde edilen sıcaklıklar dökme demirde geleneksel aletlere göre daha yüksektir.
Sermet, seramik, CBN, PCD seçimi
Daha yüksek kesme hızları, daha fazla aşınmaya dayanıklı takım malzemesi ve daha yüksek termal sertlik gerektirir. Sermetler, kübik bor nitrür ve ince işleme ihtiyaçları için uygun iki seramik - alümina ve silikon nitrür (modern "seramik" terimi, geçmişte sadece alüminyum oksite atıfta bulunmak yerine hem alüminyum oksit hem de silikon nitrürü içerir.), bunlar uygulamalar giderek daha popüler hale geliyor. Polikristal elmas, kuru kesme durumlarında kullanılan bir diğer takım malzemesidir. Tüm bu malzemelerde daha yüksek kırmızı sertliğe ve aşınma direncine sahiptirler, ödünleşim daha fazla kırılganlıktır.