NÁSTROJ NEFUNGUJE, KDO ZA TO MŮŽE?

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "NÁSTROJ NEFUNGUJE, KDO ZA TO MŮŽE?"

Barbora Bláhová
před 8 lety
Počet zobrazení:

1 NÁSTROJ NEFUNGUJE, KDO ZA TO MŮŽE? Příspěvek je ve sborníku na str , přednáška na Antonín Kříž

3 3/37

4 4/37 Čas jsou peníze

5 Systém tenká vrstva-substrát Vrstva Rozhraní Substrát Deponované tenké vrstvy je třeba chápat jako systém. Jestliže bude špatný substrát (polotovar, tepelné zpracování), geometrie, aplikace.. pak sebelepší vrstva nezabrání selhání nástroje. 5/37

Jestliže bude špatný substrát (polotovar, tepelné

6 Komplexní řešení cesta k úspěchu 3 6/37

7 Volba polotovaru Nástrojová ocel Slinutý karbid Cermet Keramika Klasická HSS ocel 350 Kč/kg Prášková HSS ocel 800 Kč/kg 7/37 Slinuté karbidy Cermety

8 Volba polotovaru slinutý karbid TSF TSM P- skupina 8/37

9 Trendy ve volbě polotovaru rozentuelle Aufteilung der Schneidstoffe am Weltmarkt Sonstige HSS Ostatní Keramika Slinuté karbidy Cermet 9/37

10 Kvalita polotovaru Karbidické vycezeniny kalící trhlina - problém při tepelném zpracování 10/37

11 Kvalita tepelného zpracování Nástrojové oceli je třeba pro dosažení požadovaných vlastností tepelně zpracovat. V případě takto zničené oceli nelze provést žádnou opravu než nástroj poslat do šrotu. Je důležité používat takové oceli, které UMÍ kalírna tepelně zpracovat problémové jsou kobaltové oceli 11/37

V případě takto zničené oceli nelze provést žádnou opravu než nástroj poslat

12 Geometrie nástroje často opomíjený faktor ostatní - kombinace 50% řezné materiály 19% geometrie řezných nástrojů 1% tenké vrstvy 30% Rozdělení hlavních nároků patentových přihlášek v oboru řezných nástrojů v Německu. r Zdroj: Evropský patentový úřad Mnichov 12/37

Rozdělení hlavních nároků patentových přihlášek v oboru řezných

13 Změna geometrie nástroje způsobila výrazné zlepšení trvanlivosti 13/37 Zdroj: Ceme Con, Kunden Magazin fur Beschichtungstechnol

14 Makrogeometrie břitu řezného nástroje Varianty makrogeometrie břitu nástroje /37

15 Porovnání variant geometrií Nástroj číslo Varianta I. Varianta II. Varianta III. Opotřebení 1,77 1,69 1,92 Vzhled povrchu 2,15 2,46 1,54 Otřepy 1,46 1,08 2,38 Průměr 1,79 1,75 1,95 Pořadí /37

16 Geometrie nástroje by se měla měnit i podle nadeponované vrstvy friction coefficient 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 Průběh koeficientu tření TiAlN TiAlSiN TiAlN s kluznou vrstvou ,1 0 16/37

0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 Průběh koeficientu tření TiAlN 7

17 Při návrzích geometrie je třeba využívat všech dostupných možností a znalostí Mezi takové patří také počítačové modelování řezných procesů 17/37

18 18/37 Vedle geometrie je třeba sledovat také stav břitu po broušení

19 Předdepoziční úprava může něco vylepšit, ale velké defekty neopraví! PŘED PO OMLETÍ Tomuto tématu je věnována přednáška VLIV MECHANICKÝCH ÚPRAV SUBSTRÁTU NA ADHEZI TENKÝCH VRSTEV 19/37

20 Volba vrstvy Je podle čeho vybírat? Není to cesta do neznáma?

21 U některých zákazníků je důležitá barva nástroje

22 Na přání zákazníka byla nadeponována povrchová vrstva TiN a vše bylo v pořádku 22/37

23 Až když barva nástroje vyhovuje, pak se teprve testuje Na zlaté zbarvení reagují naše smysly příznivěji než na ostatní barvy 23/37

24 Začátek průmyslové aplikace tenkých vrstev v oblasti řezných nástrojů 1968 CVD depozice vrstvy TiC na řezné destičce ze slinutého karbidu Firma Ceratizit začátek průmyslové aplikace tenkých vrstev konec svobody v ČSSR 24/37

25 Co všechno může depoziční proces změnit? Negativně Pozitivně 25/37

26 Nesmí dojít k degradaci vlastností substrátu W Co Ti C Změna obsahu uhlíku na povrchu substrátu následkem nevhodných parametrů CVD depozice (častý proces u TiCN) N Al Úbytek kobaltu Změna obsahu kobaltu na povrchu substrátu následkem nevhodných parametrů PVD depozice - iontového čištění 26/37

27 Substrát základní materiál Vlastnosti materiálu Rychlořezná ocel Kvalitní materiál je nutnou podmínkou pro kvalitní nástroj deponovaná vrstva nemůže zachránit materiálové prohřešky! Depozicí vrstvy nesmí dojít k popuštění materiálu 27/37

28 Vedle geometrie je důležité i správné ostří a stav povrchu Břit nástroje Pevně uchycené nečistoty na povrchu mohou způsobit problémy s adhezí tenké vrstvy. Problémy s adhezí mohou nastat také v případě nevhodného stavu řezné hrany. Vrstva musí být k substrátu pro dosažení dobrých vlastností dobře zakotvena. 28/37

29 Depozicí vrstvy proces nekončí Nejen defekty před depozicí chyba u výrobce nástrojů, ale také nesouvislá vrstva na plochách a břitu mají za následek degradaci požadovaných vlastností. 29/37

30 Podle jakých vlastností rychle a levně poznat špatnou vrstvu? Testování vzorků zkušební vzorek Stanovení tloušťky vrstev Tribologické analýzy Analýza GD-OES hloubkové koncentrační profily Mikrotvrdost systému tenká vrstva-substrát Adhezivně-kohezivní chování systému tenká vrstva-substrát a) vnikací metoda b) scratch test Zkoušky o vyšší teplotě Povrchové kontaktní zkoušky Impact test 30/37

31 Jaká zkouška dává důvěryhodné poznatky? Zatížení (N) 20,381 18,381 16,381 14,381 12,381 10,381 8,381 6,381 4,381 h max - maximální hloubka proniknutí indentoru L max - maximální zatížení indentoru h f - hloubka proniknutí indentoru po odlehčení S- sklon (směrnice) počátečního úseku odlehčovací křivky Zatížení Odlehčení h max S L max 2,381 h f 0,381 0,009 0,019 0,029 0,039 0,049 0,059 0,069 0,079 0,089 0,099 0,109 0,119 0,129 0,139 0,149 Hloubka průniku (µm) Ta, která se nejvíce přiblíží praxi a odhalí nejrychleji závadu a příčinu nefunkčnosti popř. další využití systému.

32 32/37 Cíl laboratorních testů

33 Další hodnocené faktory při technologických zkouškách akost obrobené plochy Tvar třísek Složky řezného odporu Kroutící moment 295 děr Fx[N] Řezná síla Počet děr 293 děr Počet děr

34 Rozhodujícím faktorem pro vhodnou aplikaci nástroje nejsou výsledky laboratorních testů, ale: Větší trvanlivost nástroje (využití v hromadné výrobě, automaty) Obrobený povrch s vyšší jakostí (lepší povrch při stejné ceně vyšší jakost) Obrábění s minimálním množstvím procesní kapaliny (ekologie, cena, starosti s recyklací a skladováním) Reprodukovatelnost výsledků alespoň z 80% Odstranění starých vrstev z nástrojů bez nutnosti následného přeostření 34/37

35 České firmy zabývající se depozicí tenkých vrstev Depozice se v praxi neřídí jen podle jasných výsledků, ale velký vliv má i odběratel, značnou roli hraje čas, který na konci výrobního procesu je nedostatkem, ale také konzervativní přístup neumožňující rychlé prosazení nových trendů.

36 Stále jsme na startovní čáře a stále nějaký závod začíná. Mnohdy jsme v pozici malého dítěte, který jde cestou pokus omyl. 36/37

37 Závěr Tenkou vrstvu ve spojení s nástrojem lze považovat za citlivý systém, kdy mnoho faktorů spolurozhoduje o konečných užitných vlastnostech. Aby vše správně fungovalo je třeba hledat vzájemné vazby. Tyto vazby lze vytvořit pouze za předpokladu, že je profesionální přístup dodavatele polotovaru, výrobce nástrojů, zkušebních laboratoří, výrobců tenké vrstvy a konečného uživatele. Mnohdy se společné zájmy těchto subjektů vytváří dlouhou dobu a jsou založeny na profesionalitě, důvěře a komunikaci. 37/37

38 Děkuji za pozornost

Podobné dokumenty

NÁSTROJ NEFUNGUJE, KDO ZA TO MŮŽE?

NÁSTROJ NEFUNGUJE, KDO ZA TO MŮŽE? Vstupní přednáška pro problematiku: Nástrojové oceli Slinuté karbidy Depozice tenkých vrstev Předmět SMA Doc.Dr.Ing. Antonín Kříž 3/37 Čas jsou peníze 4/37 Systém tenká