Küçük yuvarlak kesici takımların doğru yüzey işlemi takım ömrünü artırabilir, işleme çevrim süresini azaltabilir ve işlenmiş yüzey kalitesini iyileştirebilir. Ancak işleme ihtiyaçlarınız için doğru takım kaplamasını seçmek kafa karıştırıcı bir iş olabilir.
Her kaplamanın kesimde hem avantajları hem de dezavantajları vardır. Yanlış kaplama seçilirse takım ömrü kaplamasız takıma göre daha kısa olabilir, hatta bazen daha fazla soruna neden olabilir.
Takım üreticilerinden veya kaplama tedarikçilerinden kolaylıkla temin edilebilen, PVD kaplamalar, CVD kaplamalar ve PVD ile CVD kaplamaları değiştiren kompozit kaplamalar dahil olmak üzere birçok takım kaplaması türü mevcuttur.
Bu makale, takım kaplamalarının bazı ortak özelliklerini ve yaygın olarak kullanılan bazı PVD ve CVD kaplama seçim seçeneklerini kısaca tanıtacaktır. Her kaplama özelliği, hangi kaplamanın kesim için en faydalı olduğunun belirlenmesinde önemli bir rol oynar.
Kaplama özellikleri
1. Sertlik
Kaplamanın getirdiği yüksek yüzey sertliği takım ömrünü uzatmanın en iyi yollarından biridir. Genel olarak konuşursak, malzeme veya yüzey ne kadar sertse takım ömrü de o kadar uzun olur.
Titanyum karbür (TiCN) kaplama, titanyum nitrür (TiN) kaplamaya göre daha yüksek sertliğe sahiptir. Artan karbon içeriği nedeniyle TiCN kaplamanın sertliği %33 oranında arttı ve sertliği yaklaşık Hv3000 ile 4000 arasında değişiyor (üreticiye bağlı olarak).
Hv9000'e kadar yüzey sertliğine sahip CVD elmas kaplamanın kesici takımlara uygulanması nispeten olgunlaşmıştır. PVD kaplı takımlarla karşılaştırıldığında CVD elmas kaplı takımların ömrü 10 ila 20 kat arttı. Elmas kaplamaların yüksek sertliği ve kesme hızı, kaplamasız takımlarla karşılaştırıldığında kesme hızını 2 ila 3 kat artırabilir, bu da onu demir dışı malzemeleri kesmek için iyi bir seçim haline getirir.
2. Aşınma direnci
Aşınma direnci, kaplamanın aşınmaya karşı direnç gösterme yeteneğini ifade eder. Bazı iş parçası malzemelerinin sertliği çok yüksek olmasa da üretim sürecinde eklenen elementler ve kullanılan işlemler aletin kesici kenarının çatlamasına veya körelmesine neden olabilir.
3. Yüzey kayganlığı
Yüksek sürtünme katsayıları kesme ısısını arttırır, bu da kaplama ömrünün kısalmasına ve hatta arızaya neden olur. Sürtünme katsayısının azaltılması takım ömrünü büyük ölçüde uzatabilir. İnce ve pürüzsüz veya düzenli dokulu kaplama yüzeyleri kesme ısısının azaltılmasına yardımcı olur çünkü pürüzsüz yüzey talaşların ön kesme kenarından hızla kaymasına ve ısı oluşumunun azalmasına olanak tanır. Kaplamasız takımlarla karşılaştırıldığında, daha iyi yüzey kayganlığına sahip kaplamalı takımlar daha yüksek kesme hızlarında da işlenebilir, böylece iş parçası malzemesiyle yüksek-sıcaklıkta füzyon kaynağı yapılması da önlenmiş olur.
4. Oksidasyon sıcaklığı
Oksidasyon sıcaklığı, kaplamanın ayrışmaya başladığı sıcaklığı ifade eder. Oksidasyon sıcaklığı ne kadar yüksek olursa, yüksek sıcaklık koşullarında kesim için o kadar uygundur. TiAlN kaplamanın oda sıcaklığındaki sertliği TiCN kaplamanınkinden daha düşük olsa da, yüksek-sıcaklıkta işlemede TiCN'den çok daha etkili olduğu kanıtlanmıştır. TiAlN kaplamanın yüksek sıcaklıklarda hala sertliğini koruyabilmesinin nedeni, takım ile talaş arasında ısıyı takımdan iş parçasına veya talaşa aktarabilen bir alüminyum oksit tabakasının oluşabilmesidir. Yüksek hız çeliği takımlarla karşılaştırıldığında, karbür takımlar genellikle daha yüksek kesme hızlarına sahiptir, bu da TiAlN'i karbür takımlar için tercih edilen kaplama haline getirir. Karbür matkaplar ve parmak frezeler genellikle bu PVD TiAlN kaplamayı kullanır.
5. Yapışma önleyici-
Kaplamanın yapışma önleyici özelliği, alet ile işlenen malzeme arasındaki kimyasal reaksiyonu önleyebilir veya azaltabilir ve iş parçası malzemesinin alet üzerinde birikmesini önleyebilir.
Demir dışı metalleri (alüminyum, pirinç vb. gibi) işlerken, sıklıkla takımda-talaşlanma meydana gelir ve bu da takımda kırılmaya veya iş parçası boyutunda sapmaya neden olur. İşlenen malzeme takıma yapışmaya başladığında yapışma genişlemeye devam edecektir.
Alüminyum iş parçaları şekillendirme kılavuzlarıyla işlenirken, her delik işlendikten sonra musluğa yapışan alüminyum artacak ve son olarak kılavuz çapı çok büyük hale gelecek ve iş parçası boyutu sapmasının hurdaya çıkmasına neden olacaktır. İyi yapışma önleyici özelliklere sahip kaplamalar, zayıf soğutma sıvısı performansının veya yetersiz konsantrasyonun olduğu işleme durumlarında bile iyi bir rol oynayabilir.
Yaygın olarak kullanılan kaplamalar
1. Titanyum nitrür kaplama (TiN)
TiN, takımın sertliğini artırabilen ve yüksek oksidasyon sıcaklığına sahip genel-amaçlı bir PVD kaplamadır. Bu kaplama, yüksek-hız çeliği kesme takımları veya şekillendirme takımları için kullanıldığında çok iyi işleme sonuçları elde edebilir.
2. Titanyum karbür nitrür kaplama (TiCN)
TiCN kaplamaya eklenen karbon elementi, aletin sertliğini artırabilir ve daha iyi yüzey kayganlığı elde edebilir; bu da onu yüksek-hız çeliği aletler için ideal bir kaplama haline getirir.
3. Azot Alüminyum Titanyum veya Azot Titanyum Alüminyum Kaplama (TiAlN/AlTiN)
TiAlN/AlTiN kaplamada oluşturulan alüminyum oksit tabakası, takımın yüksek-sıcaklıkta işleme ömrünü etkili bir şekilde artırabilir. Bu kaplama esas olarak kuru veya yarı-kuru kesmede kullanılan karbür takımlar için kullanılabilir. Kaplamada bulunan alüminyum ve titanyum oranına bağlı olarak AlTiN kaplama, TiAlN kaplamaya göre daha yüksek yüzey sertliği sağlayabilir, dolayısıyla yüksek-hızlı işleme alanında başka bir geçerli kaplama seçeneğidir.
4. Azot Krom Alüminyum Kaplama (AlCrN)
AlCrN kaplamanın iyi-yapışma önleyici özelliği, onu kenar talaşına eğilimli işlemede tercih edilen kaplama haline getirir-. Neredeyse görünmez olan bu kaplamayı uyguladıktan sonra, yüksek-hız çeliği takımların veya karbür takımların ve şekillendirme takımlarının işleme performansı büyük ölçüde artacaktır.
5. Elmas
CVD elmas kaplamalar, demir dışı malzeme işleme takımları için optimum performans sağlar ve grafit, metal matrisli kompozitler (MMC), yüksek silikonlu alüminyum alaşımları ve diğer birçok yüksek derecede aşındırıcı malzemenin işlenmesi için idealdir (not: saf elmas kaplı takımlar, çelik parçaların işlenmesi için kullanılamaz çünkü çelik parçaların işlenmesi çok fazla kesme ısısı üretir ve kaplama ile takım arasındaki yapışma katmanını tahrip eden bir kimyasal reaksiyona neden olur).
Farklı kaplamalar sert frezeleme, kılavuz çekme ve delme için uygundur ve her birinin kendine özel uygulaması vardır. Ek olarak, takım ömrünü daha da artırmak için yüzey katmanı ile takım alt tabakası arasına başka kaplamaların gömüldüğü çok-katmanlı kaplamalar da kullanılabilir.
Başarılı kaplama uygulaması
Kaplamaların-uygun maliyetli uygulaması birçok faktöre bağlı olabilir, ancak her bir spesifik işleme uygulaması için genellikle yalnızca bir veya birkaç uygun kaplama seçeneği vardır.
Doğru kaplama seçimi ve özellikleri, işleme performansında önemli bir iyileşme ile neredeyse hiç gelişme olmaması arasındaki fark anlamına gelebilir. Kesme derinliği, kesme hızı ve soğutma sıvısının tümü takım kaplamalarının uygulanmasını etkileyebilir.
Bir iş parçası malzemesinin işlenmesinde birçok değişken olduğundan, hangi kaplamanın kullanılacağını belirlemenin en iyi yollarından biri deneme kesimi yapmaktır. Kaplama tedarikçileri, kaplamanın yüksek sıcaklık direncini, sürtünme ve aşınma direncini daha da geliştirmek için sürekli olarak daha fazla yeni kaplama geliştiriyor. Kaplama (takım) üreticisiyle işlemede en yeni ve en iyi takım kaplamalarının uygulandığını doğrulamak her zaman iyi bir şeydir.
