ÚSPĚCHY A PROBLÉMY PŘI REALIZACI TENKÝCH VRSTEV V PRAXI REALIZATION OF THIN LAYERS IN PRACTISE PROBLEMS, EXPERIENCES AND ACHIEVEMENTS.

Podobné dokumenty
JAK OVLIVNÍ VÝROBCE ŽIVOTNOST TVÁŘECÍCH NÁSTROJŮ? HOW PRODUCER INFLUENCE THE LIFE TIME OF FORMING TOOLS? Josef Fajt

Vlastnosti W 1,3. Modul pružnosti Součinitel tepelné roztažnosti C od 20 C. Tepelná vodivost W/m. C Měrné teplo J/kg C

3.1 Druhy karbidů a povlaků od firmy Innotool

MATURITNÍ TÉMATA (OKRUHY) STROJÍRENSKÁ TECHNOLOGIE. TECHNICKÝ SOFTWARE (Strojírenství)

člen švýcarské skupiny BCI

VÝROBA ŘEZNÝCH NÁSTROJŮ S OTĚRUVZDORNÝMI TENKÝMI VRSTVAMI

VLIV ZPŮSOBŮ OHŘEVU NA TEPLOTNÍ DEGRADACI TENKÝCH OTĚRUVZDORNÝCH PVD VRSTEV ZJIŠŤOVANÝCH POMOCÍ VYBRANÝCH METOD

dělení materiálu, předzpracované polotovary

VLIV VYBRANÝCH PARAMETRŮ TECHNOLOGICKÉHO PROCESU NA VLASTNOSTI A CHOVÁNÍ SYSTÉMŮ TENKÁ VRSTVA SUBSTRÁT

OPOTŘEBENÍ A TRVANLIVOST NÁSTROJE

NÁSTROJ NEFUNGUJE, KDO ZA TO MŮŽE?

ANALÝZA POVLAKOVANÝCH POVRCHŮ ŘEZNÝCH NÁSTROJŮ

Použití. Charakteristika SLEIPNER PŘÍKLADY:


Vlastnosti V 0,2. Modul pružnosti Součinitel tepelné roztažnosti C od 20 C. Tepelná vodivost W/m. C Měrné teplo J/kg C

Vývoj - grafické znázornění

MOŢNOSTI ZVYŠOVÁNÍ TRVANLIVOSTI NÁSTROJŮ U VÝROBCE OPTIONS OF TOOL LIFE RAISING BY THE MANUFACTURER. Ing. Josef Fajt, CSc., Dr. ing.

1.1.1 Hodnocení plechů s povlaky [13, 23]

Charakteristika. Použití TVÁŘENÍ STŘÍHÁNÍ SVERKER 21

VLIV PŘÍPRAVY POVRCHU A NEHOMOGENIT TLOUŠŤKY VRSTEV NA CHOVÁNÍ TENKOVRSTVÝCH SYSTÉMŮ

Rozhodující vlastnosti nástrojových ocelí pro: POUŽITÍ. Charakteristika OPTIMÁLNÍ VÝKON NÁSTROJŮ VÝROBU NÁSTROJŮ VANCRON 40

KATALOG NÁSTROJŮ PRO OBRÁBĚNÍ

1 Moderní nástrojové materiály

Charakteristika. Použití TVÁŘECÍ NÁSTROJE STŘÍHÁNÍ RIGOR

BEZPEČNÁ PŘEPRAVA NA NOVÝCH KOLECH

SYSTÉM TENKÁ VRSTVA SUBSTRÁT V APLIKACI NA ŘEZNÝCH NÁSTROJÍCH

Vrstvy a povlaky 2007

Požadavky na nástroj při stříhání. Charakteristika. Použití STRUKTURA CHIPPER / VIKING

OBRÁBĚ CÍ NÁSTROJE THE SURFACE ENGINEERS

univerzálnost T9315 T9325 Nové soustružnické materiály

NÁSTROJ NEFUNGUJE, KDO ZA TO MŮŽE?

univerzálnost T9315 T9325 Nové soustružnické materiály

NÁSTROJE A TECHNOLOGIE ČESKÉ VÝROBKY VE ŠPIČKOVÉ KVALITĚ

Charakteristika. Vlastnosti. Použití NÁSTROJE NA TLAKOVÉ LITÍ NÁSTROJE NA PROTLAČOVÁNÍ NÁSTROJE PRO TVÁŘENÍ ZA TEPLA VYŠŠÍ ŽIVOTNOST NÁSTROJŮ

Trvanlivost,obrobitelnost,opotřebení břitu

COMPARISON PROPERTIES AND BEHAVIOUR OF SYSTEM WITH THIN FILMS PREPARED BY DIFFERENT TECHNOLOGIES

CENÍK OSTŘENÍ A POVLAKOVÁNÍ

TEPLOTNÍ DEGRADACE TENKÝCH OTĚRUVZDORNÝCH PVD VRSTEV. Autor: Ing. Petr Beneš Školitel: Doc. Dr. Ing. Antonín Kříž

8. Třískové obrábění

Hodnocení korozí odolnosti systémů tenká vrstva substrát v prostředí kompresorů

Opakovací MATURITNÍ OTÁZKY Z PŘEDMĚTU TECHNOLOGIE ŠKOLNÍ ROK OBOR STROJNICTVÍ, ZAMĚŘENÍ PPK ZKRÁCENÉ POMATURITNÍ STUDIUM 1.

Řada WaveMill WEX. Jemný řez Vysoce výkonné frézovací nástroje CZ-64 ROZŠÍŘENÍ PROGRAMU

OBSAH str. B 3. Frézovací nástroje s VBD str. B 5

Hlavní skupina. Změna charakteristik. Označení Obráběný materiál Příklad užití a podmínky užití

Vlastnosti. Charakteristika. Použití FYZIKÁLNÍ HODNOTY VYŠŠÍ ŽIVOTNOST NÁSTROJŮ MECHANICKÉ VLASTNOSTI HOTVAR

Vítězslav Bártl. duben 2012

Vysoký výkon při obrábění

CYKLICKÁ VRYPOVÁ ZKOUŠKA PRO HODNOCENÍ VÝVOJE PORUŠENÍ A V APROXIMACI ZKOUŠKY OPOTŘEBENÍ. Markéta Podlahová, Ivo Štěpánek, Martin Hrdý

Řezné materiály www. www t. u t n u g n a g loy o. y c. z c

SEZNAM TÉMAT K ÚSTNÍ PROFILOVÉ ZKOUŠCE Z TECHNOLOGIE

PROTAHOVÁNÍ A PROTLAČOVÁNÍ

Charakteristika. Vlastnosti. Použití FYZIKÁLNÍ VLASTNOSTI MECHANICKÉ VLASTNOSTI UNIMAX

Rozdělení ocelí podle použití. Konstrukční, nástrojové

Tenké vrstvy nitridů kovů výroba, aplikace, vlastnosti

Evropský sociální fond Praha & EU: INVESTUJEME DO VAŠÍ BUDOUCNOSTI. VÝROBNÍ KONSTRUKCE, 4. ročník - CVIČENÍ

Vysoká škola technická a ekonomická v Českých Budějovicích. Institute of Technology And Business In České Budějovice

CENTRUM VZDĚLÁVÁNÍ PEDAGOGŮ ODBORNÝCH ŠKOL

Obrábění slitiny AlSi1Mg0,5Mn nástroji s progresivními tenkými vrstvami

Druhy ocelí, legující prvky

HSS pilové kotouče na kov

POROVNÁNÍ VLIVU DEPOSICE TENKÝCH VRSTEV A NAVAŘOVÁNÍ NA DEGRADACI ZÁKLADNÍHO MATERIÁLU

NÁSTROJOVÉ OCELI CPM 10 V

CPM REX 45 (HS) NÁSTROJOVÁ OCEL. Certifikace dle ISO 9001 CHEMICKÉ SLOŽENÍ CPM REX 45. Typické oblasti použití FYZIKÁLNÍ VLASTNOSTI.

Díly forem. Vložky forem Jádra Vtokové dílce Trysky Vyhazovače (nitridované) tlakové písty, tlakové komory (normálně nitridované) V 0,4

Kroková hodnocení kombinovaného namáhání systémů s tenkými vrstvami. Roman Reindl, Ivo Štěpánek, Radek Poskočil, Jiří Hána

TENKÉ VRSTVY NA ŘEZNÝCH NÁSTROJÍCH PRO TĚŽKOOBROBITELNÉ PLASTY VÝVOJ TENKÝCH VRSTEV APLIKOVANÝCH NA ŘEZNÝCH NÁSTROJÍCH

Metoda rýhování. Informace o produktu. metoda rýhování 18/294. Frézování: Tváření: třískové obrábění. beztřískové obrábění

KOMPLEXNÍ VZDĚLÁVÁNÍ KATEDRA STROJNÍ SPŠSE a VOŠ LIBEREC

VLIV MIKROSTRUKTURY SLINUTÝCH KARBIDŮ NA ŽIVOTNOST NÁSTROJŮ A STROJNÍCH SOUČÁSTÍ

Profilová část maturitní zkoušky 2013/2014

Keramika spolu s dřevem, kostmi, kůží a kameny patřila mezi první materiály, které pravěký člověk zpracovával.

STT4 Příprava k maturitní zkoušce z předmětu STT. Tematické okruhy pro ústní maturity STT

MATURITNÍ OTÁZKY PRO PŘEDMĚT STROJÍRENSKÁ TECHNOLOGIE, POČÍTAČOVÁ PODPORA KONSTRUOVÁNÍ - ŠKOLNÍ ROK

RYCHLOŘEZNÉ NÁSTROJOVÉ OCELI

Konstrukční, nástrojové

C Cr V Mo Mn Si 2,45% 5,25 % 9,75 % 1,30% 0,50% 0,90%

C Cr V Mo 0,80 % 7,50 % 2,75 % 1,30%

VOX stupňová vertikální frézovací hlava VOX400 pro extrémně vysoký výkon. Nový druh čelní frézy pro frézování litin B183E

odolnost M9315 M9325 M9340 nové frézovací materiály

Základy obrábění. Obrábění se uskutečňuje v soustavě stroj nástroj obrobek

Použití. Charakteristika FORMY PRO TLAKOVÉ LITÍ A PŘÍSLUŠENSTVÍ NÁSTROJE NA PROTLAČOVÁNÍ VYŠŠÍ ŽIVOTNOST NÁSTROJŮ QRO 90 SUPREME

Výroba závitů - shrnutí

Charakteristika. Použití. Vlastnosti FYZIKALNÍ VLASTNOSTI PEVNOST V TAHU RAMAX 2

Vysoká efektivita s kvalitou HSS

Posouzení stavu rychlořezné oceli protahovacího trnu

CHANGING IN ACOUSTIC EMISSION SIGNAL DURING SCRATCH INDENTATION ON DIFFERENT MATERIALS AND CORRELATION WITH MORPHOLOGY OF FAILURES

Vrtání v oblasti High-End vylepšená technologie povlakování Dragonskin značně zvýší pracovní výkon vrtáků WTX Speed a WTX Feed

Řezná keramika. Moderní a produktivní způsob obrábění žárovzdorných slitin

ASX445 NÁSTROJE NOVINKY. Stabilní čelní frézování při vysokém zatížení B017CZ. Čelní fréza Aktualizace

VANADIS 4 SuperClean TM

Tenká vrstva - aplikace

Použití. Části formy V 0,9. Části nástroje. Matrice Podpěrné nástroje, držáky matric, pouzdra, lisovací podložky,

PRASKÁNÍ VRTÁKŮ PO TEPELNÉM ZPRACOVÁNÍ Antonín Kříž

Technologický proces

EFEKTIVNÍ FRÉZOVÁNÍ FERITICKO-MARTENZITICKÝCH OCELÍ VLIV MIKROGEOMETRIE NÁSTROJE NA ŘEZNÝ PROCES SVOČ FST 2013

ODBORNÝ VÝCVIK VE 3. TISÍCILETÍ

Rohová fréza se šroubem upínanými břitovými destičkami. Pro stabilní rohové frézování i při vysokém zatížení.

Moderní metody obrábění zvyšování řezivosti nástroje

KVALITA V SÉRII VÝROBKŮ- ČEPELKY A NOŽE LUTZ PRO AUTOMOBILOVÝ PRŮMYSL

Charakteristika. Vlastnosti. Použití FYZIKÁLNÍ VLASTNOSTI CALDIE. Pevnost v tlaku

Transkript:

Abstrakt ÚSPĚCHY A PROBLÉMY PŘI REALIZACI TENKÝCH VRSTEV V PRAXI REALIZATION OF THIN LAYERS IN PRACTISE PROBLEMS, EXPERIENCES AND ACHIEVEMENTS Josef FAJT PILSEN TOOLS s.r.o., Tylova 57, 316 00 Plzeň, Česká republika, www.pilsentools.cz Aplikační vývoj tenkých vrstev má ve firmě PILSEN TOOLS již dlouholetou tradici. V příspěvku jsou shrnuty zkušenosti výrobce speciálních rychlořezných nástrojů při využívání tenkých vrstev ke zvýšení jejich životnosti. Jsou uvedeny i výsledky zkoumání vzájemných vazeb procesních a technologických parametrů na nástrojích z různých materiálů. Abstract Aplication development of thin layers fable hase long tradition in PILSEN TOOLS company.this subscription draw up all experiences of special tool HSS manufacturer with thin layers exploatation to increase tool life. You can find here the investigation s results of proces and technological relationship of parameters on tools made of different material. 1. ÚVOD Deponované tenké vrstvy je třeba chápat jako systém, neboť vrstva pro svoji tloušťku dosahuje společně se substrátem specifických vlastností a chování. Samotné tenké vrstvy mají na rozdíl od objemových materiálů rozdílné vlastnosti a to nejen z důvodů svojí tloušťky, ale i následkem depozičních procesů, které lze označit jako nerovnovážné a iniciující vznik metastabilních fází. Výsledky procesu deposice jsou silně ovlivněny optimalizací deposičních parametrů, které mohou hrát roli až v takové míře, že i když předpoklady fyzikální dávají jisté možnosti, až optimalizací lze dosáhnout žádaného výsledku. Obrábění těžkoobrobitelných materiálů je doprovázeno celou řadou jevů, které přímo či nepřímo ovlivňují řezný proces a celý systém stroj nástroj obrobek. Vznikají mnohem vyšší nároky na vhodně zvolený materiál nástroje a vhodně zvolenou tenkou otěruvzdornou vrstvu. Během řezného procesu vzniká a průběžně narůstá opotřebení funkčních ploch nástroje, které způsobuje změnu koeficientu tření k horšímu. Proto je nutné zvolit na dobře vyrobený nástroj vhodnou tenkou vrstvu ve vazbě na obráběný materiál. Teprve zkoušky obráběním však prokáží, zda zhotovená vrstva vždy přináší předpokládané výsledky! 2. OBLASTI ŘEŠENÍ Těžiště řešení optimalizace nástrojů a vrstev bylo zaměřeno zvl. na tyto oblasti: 2.1. výběr dodavatele vrstvy 2.2. volba druhů otěruvzdorných vrstev pro obrábění 2.3. uplatnění povrchových úprav při tváření 2.4. možnost obrábění za sucha 1

2.1. Výběr dodavatele tenkých vrstev Pro potřeby výrobce nástrojů v tuzemsku jsou nejoperativnější výrobci vrstev v republice. Proto jako výrobci nástrojů /odvalovací frézy, protahovací trny, frézy, závitové nářadí, kalibry, apod./ průběžně oslovujeme dále vyjmenované dodavatele povlaků, kteří s různými výsledky kvality, případně cen, ale i potřebných rozměrů komor pro velké nástroje vyhovují našim požadavkům při zkouškách i v praxi: - Cemecon - CzechCoating - Gühring - HVM - LISS Platit - Oerlikon Balzers - PVD Pro - SHM - VÚHŽ Firmy mají různé označení pro své tenké vrstvy ve svých katalogových materiálech, či na webových stránkách, kde si zákazník může vybrat podle potřeby. Protože však není v silách odběratele posoudit vždy vhodnost jednotlivých vrstev na svůj případ, je nutné, aby výrobci vrstev měli v obchodním oddělení svého odborníka, který doporučí vhodný produkt ve vazbě nástroj obrobek! Toto je zvlášť nutné v kusové výrobě nástrojů, kde drahý, mnohdy speciální nástroj je rentabilní opatřit pro zvýšení životnosti relativně levným otěruvzdorným povlakem a není prostor pro ověřovací zkoušky, apod. Nestačí jen obchodní jednání a udání ceny. Vyšší cena vrstvy nemusí být pro zákazníka z ekonomického hlediska nepříznivá při vysoké kvalitě a dosažení odpovídající trvanlivosti nástroje, případně množství odebraného materiálu do jeho opotřebení, jak ukazují některé výsledky dále! Příklad 1: Porovnávací dlouhodobé zkoušky 2-břitých fréz ø10 mm, ČSN 222192.1, z rychlořezné oceli 19 856 + tenká vrstva od výše uvedených firem. Zadaná vrstva TiAlN u všech dodavatelů označeny symboly a, b, c, d, e, f, g, h, i. Nepovlakované frézy označeny v diagramech symbolem ch. Řezné podmínky: v c = 45 m/min, f = 0,05 mm/zub, a = 5 mm, b = 1,5 mm, maximální opotřebení VB = 0,15 mm, chlazeno emulsí. Obráběná ocel 15 260.6 zušlechtěná na ca 900 MPa. Obráběcí centrum MCV 750A. 2

Závislost Q/nástroj Odebrané množství (kg) 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 a b c d e f g h ch i Nástroj Diagram 1: Q ( VB= 0,15 mm) Diagram 2: Kč / 1 cm3 Závislost N/nástroj 30 29,3 25 Náklady odebraného množství 1 cm 3 (Kč) 20 15 10 8,1 6,3 7,9 9,8 8,9 15,4 15,5 11,6 7,1 5 0 a b c d e f g h ch i Nástroj Komentář k výsledkům: Z pohledu odebraného množství při dlouhodobé zkoušce se nejlepším nástrojem jeví nástroj od výrobce povlaku /c/. Z pohledu nákladů byl nejlepší nástroj od výrobce /b/, který měl nejmenší náklady na odebrání určitého množství materiálu. Nástroj bez vrstvy /ch/ odebral určité množství materiálu s téměř 2 násobnými náklady než nástroj s povlakem /b/. Naopak nástroj /h/ by stejné množství materiálu odebral téměř za 3 násobnou cenu oproti nenapovlakovanému /ch/. Nástroje /f/ a /g/ měli stejné odebrané množství, ale vyšší cenu, jak nepovlakovaný /ch/. Z toho vyplývá, že jsou tedy též horší. U ostatních nástrojů se povlak vyplatí. 2.2. Volba druhů otěruvzdorných vrstev pro obrábění Volbou materiálu rychlořezného nástroje po optimalizaci konstrukce lze v určitém rozsahu zvyšovat životnost. Praktická zkušenost ukazuje, že rozdíly mezi chemickým složením běžných a moderních 3

nástrojových ocelí nejsou příliš výrazné, je však velký rozdíl mezi jejich vlastnostmi. Je to způsobeno zejména lepším metalurgickým zpracováním, kvalitnějším prokováním a lepší homogenitou mikrostruktury moderních ocelí. Kromě klasicky vyráběných ocelí v současnosti často využíváme i oceli vyráběné práškovou metalurgií. Zhotovený nástroj z těchto materiálů je podkladem nosným základem pro různou tenkou vrstvu. Nejstarší vrstva TiN je dnes překonána mnoha typy, strukturami, chemickými prvky kombinovanými vrstvami, od homogenních vrstev, gradientních, multivrstev až po nanokompozitní povlaky. Jde hlavně o chem. složení typu: TiN, TiAlN, TiCN, Al2O3, ZrO2, CrAlN, TiAlSiN a CrAlSiN, CrN, CrC, DLC a další. Dnes zaznamenáváme čtyři hlavní směry vývoje PVD aplikací - kombinace vrstev, zjemňování jejich struktury, zdokonalování vlastností dotováním prvků a nové vrstvy. Cílem je zvýraznění užitných vlastností, především zvýšení schopnosti korozní ochrany. V současnosti již známým trendem kombinace vrstev jsou tzv. multivrstvy, kde se střídají alespoň dva druhy vrstev. Stále sice platí, že jejich tloušťka zpravidla nepřesahuje 4 µm, ale vlastnosti mění rapidně ve prospěch vyšší tvrdosti i houževnatosti. Zvláštním druhem multivrstev jsou tzv. supermřížky s tloušťkou jedné vrstvy řádově několik nanometrů, kde se zlepšují mezivrstevné vazby a výsledná kvalita povlaku. Do oblasti výzkumu nových vrstev lze stále ještě zařadit velmi tvrdé vrstvy DLC, jejichž vlastnosti a možnosti přípravy zdaleka nejsou ještě prozkoumány a slibují široké možnosti uplatnění ve všech oblastech užití PVD povlaků. Příklad 2: Pro zadaný proces obrábění z příkladu 1 navrhly a dodaly vybrané firmy na frézy povlaky dle níže uvedené legendy. V diagramu je porovnání výsledků zkoušek: Procentuální vyjádření odebraného materiálu vzhledem k nepovlakovaným frézám 160,00 150,00 140,00 130,00 120,00 110,00 100,00 90,00 80,00 70,00 60,00 50,00 40,00 30,00 20,00 10,00 0,00 1 2 3 4 5 6 Diagram 3: Q /%/ Legenda k vrstvám v diagramu: 1 = AlWCr, 2 = AlCrN / Si3N4, 3 = TiAlN nano, 4 = TiAlN nano, 5 = TiCN, 6 = bez povlaku 4

Komentář k výsledkům: Nástroje bez povlaku /ozn.6/ dosáhl určeného opotřebení později, než nástroje 4 a 5, což ukazuje na nesprávně zvolený typ vrstvy dodavatelem. Naopak vrstvy 1, 2, 3 dosáhly lepších výsledků o 30 až 53% v odebraném množství materiálu, než nástroj bez povlaku 6, kde byl stanoven základ 100%. Průměrná hodnota trvanlivosti v minutách 25,5 26,8 30,15 17,95 17,05 19,7 1 2 3 4 5 6 Diagram 4: T /min/ Příklad 3: Uplatnění tenkých vrstev při obrábění antikorozní austenitické oceli obrobitelnost 8b: Obr. 1. Obráběcí proces Obr. 2. Frézy s vrstvou: TiAlN, TiCN+PLC Fig. 1. Machining process Fig. 2. Mills + layers: TiAlN, TiCN+PLC Byly porovnávány frézy dle obr. 2. s nástrojem bez vrstvy za stejných podmínek. Po vyhrubování a dokončení 24 zubů na obráběné tyči byl rozdíl v opotřebení všech nástrojů VB v rámci 0,1 mm! Zkouška ukázala, že v tomto případě není deponovaná vrstva přínosem, vložené náklady se nevrátí! 2.3. Uplatnění povrchových úprav při tváření V této oblasti je třeba rozlišovat tváření za studena nebo za tepla. Tomu odpovídá i tepelné zpracování a kvalita povrchu nástroje. Tváření za studena / lisování, stříhání, apod./ vyžaduje zpravidla leštěný povrch a vyšší tvrdost, zatímco za tepla rozhoduje tepelná odolnost a případně rázová houževnatost nástrojového materiálu. Správná hodnota zušlechtění tvářecího nástroje z určitého nástrojového materiálu podstatně ovlivňuje jeho životnost. Při nižší hodnotě může docházet k předčasné degradaci tvaru, při příliš vysoké se snižuje houževnatost a hrozí destrukce. Nitridace přináší zvl. v oblasti zápustek vyšší odolnost povrchu proti otěru. Poměrně malé zvýšení nákladů na nitridaci přináší zefektivnění výroby a procesu. V tabulce uvedené nevýhody však mohou být pro některé 5

typy zápustek degradační. Např. u nástrojů s hlubokými dutinami může od nitridovaného povrchu vzniknout vlivem pnutí trhlinka, která se následně lavinovitě šíří a je příčinou destrukce. V některých případech se naopak využije odolný návar na styčnou plochu zápustky s výkovkem, zvl. v místech intenzivního otěru nástroje. Výše uvedené vstupní předpoklady pro zvýšení životnosti tvářecího nástroje je nutno ověřit případ od případu, nelze doporučit jednoznačný postup pro všechny typy zápustek. Záleží na tvaru výkovku, výrobním zařízení, použité technologii, ale např. i na používaném mazacím prostředku, apod.! Přehled základních možností povrchového zpracování, které vedou ke zvýšení odolnosti proti opotřebení je znázorněn v Tabulce 1: Tab 1. Přehled technologií povrchového zpracování tvářecích nástrojů Technologie Výhody Nevýhody Nitridace, karbonizace Poměrně dobrá tvrdost a odolnost proti opotřebení (závisí i na základním materiálu) a další technologie, založené především na difúzi Trhliny (způsobené např. tepelnou únavou) se mohou snadno šířit do základního materiálu Poměrně dobrá tepelná stabilita Povlaky PVD Je možné dosáhnout velmi vysoké Nízká houževnatost, při tvrdosti, odolnosti proti dynamickém namáhání může mechanickému opotřebení a tepelné docházet k prolamování a stability odlupování povlaku. Keramické povlaky Velmi vysoká tvrdost a odolnost Nízká houževnatost vrstvy, při nebo jiné tepelné proti mechanickému opotřebení, dynamickém namáhání může nástřiky dobrá tepelná stabilita docházet k jejímu odlupování Table 1. The overwiev of the surface treatment technologies forging dies Velmi tenké PVD vrstvy o vysoké tvrdosti, nanesené na relativně měkkém substrátu tvářecím nástroji pro práci za tepla, se uplatní jen zřídka. Jiné je to v případě nástrojů pro tváření za studena, zvl. měkkých materiálů, barevných kovů, slitin, apod. Příklad 4: Porovnání trvanlivosti matrice s tvrdým chromem a s tenkou vrstvou CrN při lisování mosazi. Při vytvarování a vystřižení výrobků z plechu, dosáhl nástroj s tenkou vrstvou CrN o 50-70% vyšší trvanlivosti, což představuje několik desítek tisíc kusů, při nákladech v řádu 100,-Kč. 2.4. Možnost obrábění za sucha Novým ekologickým trendem je obrábění bez řezné kapaliny. Jako výrobce protahovacích trnů jsme ověřovali protahování za sucha, bez použití řezného oleje. Příklad 5a: Protahovací trn ČSN 221812 s kluznou tenkou vrstvou TiCN+TiN při obrábění oceli za sucha: šířka trnu B = 10 mm, tažná rychlost v = 1,4 m/min, tl. třísky a = 0.08 mm, nemazáno 6

Obr. 3. Protahovací trn + TiCN+TiN Fig. 3. Pull broaches + TiCN+TiN Komentář k výsledkům: Vzhledem k malé řezné rychlosti a tloušťce třísky docházelo brzy k nalepování třísky na čele i hřbetu nástroje, špatné kvalitě obrobeného povrchu a vlivem zadírání k velkému odporu a vysoké tažné síle. Použitá tenká vrstva není vhodná k protahování oceli za sucha! Příklad 5b: Test protahovacího trnu s modifikátorem třecích ploch FASTEX: Rychlořezný nástroj, ohřátý nad 55 C, byl ošetřen přípravkem dle předpisu s cílem snížení tření. Přípravek, snižující tření v mezních podmínkách, je směs esterů, kombinovaných s vysoce čistou a upravenou kapalinou na uhlovodíkové bázi. Obráběno stejně jako u příkladu 5a. Obr. 4. Aplikace FASTEX Fig. 4. Application FASTEX Obr. 5. Nástroj po obrábění Fig. 5. Tool for machining Komentář k výsledkům: Modifikátor tření FASTEX, aplikovaný na protahovací trn, neumožnil dlouhodobé obrábění bez přídavného mazání. Po vyrobení ca 10ti drážek nedocházelo k odchodu třísek, které ulpívaly na čele trnu a bylo třeba je odstraňovat mechanicky viz obr. 5. Později docházelo i k nalepování na jeho hřbet. Proto není možno realizovat tuto technologii pomocí uvedeného prostředku! 7

3. ZÁVĚR Výše uvedené výsledky ukazují, že je možné volbou vhodné tenké vrstvy dosáhnout výrazně vyšší životnosti nástrojů. Je však nutno volit ověřeného dodavatele na povlakování konkrétního nástroje ve vazbě na obráběný materiál. Rozdíly ve výsledcích trvanlivosti vrstev na shodném nástroji ze zkoušek ukazují diagramy 1 až 4. Přičemž ne všichni výrobci umí doporučit správnou vrstvu tak, aby v daném procesu přinesla očekávaný efekt. To se ukázalo např. při obrábění antikorozního materiálu, nebo i při obrábění bez procesní kapaliny. Přesto mají nástroje s povrchovou úpravou své nezastupitelné místo ve výrobě, zvyšují užitné hodnoty výrobků s požadovanou vysokou životností. Vývoj tenkých vrstev rychle pokračuje a negativní výsledky mohou být brzy překonány. To přináší užitek jak výrobcům nářadí, tak hlavně jeho uživatelům pro zvýšení produktivity, či rentability výroby. PODĚKOVÁNÍ Tento projekt byl realizován za finanční podpory z prostředků státního rozpočtu prostřednictvím MPO, FT-TA4/082. LITERATURA [1] Fajt, J. -,,Zvyšování efektivity tvářecích nástrojů Sborník mezinárodní konference Nástroje 2006,Zlín, Univerzita T.Bati ve Zlíně. [2] Fajt J. : Význam vlastností tenkých vrstev pro výrobce řezných nástrojů. Vrstvy a povlaky 2008. Trenčín 2008, ISBN 978-80- 969310-7-1 [3] Fajt J. : Výroba řezných nástrojů s otěruvzdornými tenkými vrstvami. Strojírenská technologie Plzeň 2009. Plzeň 2009, ISBN 978-80-7043-750-6 [4] Kouba A. : Optimalizace typu otěruvzdorného povlaku na vybraný nástroj. Diplomová práce. ZČU v Plzni 2009 8