Aperçu général des revêtements d'outils

Les outils de coupe enrobés se réfèrent aux outils qui ont une fine couche de métal réfractaire ou de composés non métalliques sur leur surface en carbure cémenté ou en acier rapide, le film peut également être déposé sur la céramique, le diamant, le nitrure de bore cubique (CBN) et autres lames de matériau extra-dur). En tant que barrière chimique et barrière thermique, le film peut réduire la diffusion et les réactions chimiques entre l'outil et la pièce, réduisant ainsi l'usure du croissant. Les outils de coupe revêtus présentent les caractéristiques suivantes: dureté de surface élevée, bonne résistance à l'usure, bonne stabilité chimique, grande résistance à la chaleur et à l'oxydation, faible coefficient de frottement et faible conductivité thermique. Ces avantages peuvent améliorer la durée de vie de 3 à 5 fois En outre, la vitesse de coupe peut être améliorée de 20% à 70%, la précision d'usinage peut être améliorée de 0,5 à 1 et les coûts de consommation d'outil peuvent être réduits de 20% à 50%. En conséquence, les outils de coupe revêtus sont devenus le symbole des outils de coupe modernes et leur taux d'utilisation dans les outils de coupe est supérieur à 50%. À l'heure actuelle, toutes sortes d'outils utilisés dans la coupe comprennent des outils de tournage, outils d'alésage, perceuses, alésoirs, broches, tarauds, fraises à fileter, têtes fraisées, fraises, outils de formage, fraises à tailler et fraises à mortaiser. améliorer la performance.  

Il existe quatre types d'outils revêtus: les outils HSS revêtus, les outils en carbure cémenté revêtu, les outils en céramique revêtus et les matériaux superdurés revêtus (au diamant ou au nitrure de bore cubique). Mais les outils HSS revêtus et les outils en carbure cémenté revêtus sont les plus utilisés. Les revêtements sur les lames en céramique et super dur sont des matériaux avec une dureté inférieure à celle du substrat. Le but est d'augmenter la résistance à la fracture de la surface de la lame (la ténacité à la rupture peut être améliorée de 10%), ce qui peut aider à réduire l'écaillage et la rupture de la lame et élargir la gamme d'applications.

Méthode de revêtement

À l'heure actuelle, il existe deux types de méthodes de revêtement couramment utilisés en production: la méthode de dépôt physique en phase vapeur (PVD) et la méthode de dépôt chimique en phase vapeur (CVD). La température de dépôt du PVD est de 500 ℃ , l'épaisseur du revêtement est de 2 ~ 5 μm . La température de dépôt de CVD est de 900 ℃ ~ 1100 ℃ , avec l'épaisseur de revêtement est de 5 ~ 10 μ m, aussi, l'équipement de CVD est simple et le revêtement CVD est très uniforme. Les outils HSS utilisent couramment la méthode PVD car la température de dépôt du PVD ne dépasse pas la température de trempe de l'acier rapide lui-même. La plupart du carbure cémenté utilise la méthode CVD, car lors du revêtement, une couche fragile de décarburation (phase η) sera formée entre le revêtement et le substrat en raison de sa température de dépôt élevée. Au cours des dix dernières années, avec le développement de la technologie de revêtement, le carbure cémenté peut également utiliser la méthode PVD. En tant que procédé de revêtement composite, la combinaison de PVD et de CVD est appelée méthode PACVD (méthode CVD plasma). La méthode PECVD utilise le plasma pour favoriser les réactions chimiques et la température du revêtement peut être réduite à moins de 400 ℃ (actuellement la température du revêtement a été réduite à 180 ℃ ~ 200 ℃ ), ce qui empêche toute propagation, changement de phase ou réaction d'échange. substrat de carbure cémenté et le matériau de revêtement, puis pour maintenir la ténacité d'origine de la lame. Cette méthode est particulièrement efficace pour les revêtements extra-durs au diamant et au nitrure de bore cubique (CBN).

Lors de l'adoption de la méthode CVD, l'arête de coupe nécessite un traitement de passivation à l'avance (le rayon du cercle émoussé est généralement de 0,02-0,08 mm, et la force du tranchant augmente avec l'élargissement du rayon du cercle émoussé). Ainsi, le tranchant n'est pas aussi tranchant que la lame non enduite. En conséquence, les outils de coupe qui nécessitent un tranchant pointu doivent utiliser la méthode PVD. Le revêtement peut non seulement se déposer sur la lame de coupe générale, mais aussi sur l'outil solide, et maintenant, il peut être enduit sur des outils soudés en carbure cémenté. L'adoption de la méthode PCVD sur les forets en carbure cémenté peut rendre la durée de vie des forets 10 fois plus longue que celle du foret à haute vitesse en acier, l'efficacité peut être améliorée jusqu'à 5 fois.

Matériaux de revêtement

Les matériaux de revêtement doivent répondre à l'exigence de haute dureté, bonne résistance à l'usure, bonne stabilité chimique, pas de réaction chimique avec le matériau de la pièce, bonne résistance à la chaleur et à l'oxydation, faible coefficient de frottement, bonne adhérence au substrat, etc. Clairement, un seul matériau de revêtement est difficile à satisfaire aux exigences ci-dessus. Par conséquent, le matériau de revêtement dur est entré dans une nouvelle étape qui développe un film épais, un revêtement composite et un revêtement multicomposant à partir du début d'un seul TiC, TiN, Al ₂ O ₃ . La composition des nouveaux revêtements TiCN, TiAlN, TiAlN multiples, ultra-minces, super multicouches et des revêtements TiC, TiN, Al ₂ O ₃ ainsi qu'une nouvelle matrice de déformation anti-plastique font des progrès significatifs sur l'amélioration de la ténacité du revêtement , la force de liaison du revêtement et du substrat, la résistance à l'usure du revêtement, etc.

À l'heure actuelle, la technologie qui recouvre le film de diamant sur le substrat de carbure cémenté a atteint une percée, il peut améliorer globalement les performances de l'outil. Le matériau de revêtement dur le plus mature et le plus largement utilisé est TiN, mais la résistance de liaison entre le revêtement TiN et le substrat est inférieure à celle du revêtement TiC, le revêtement TiN est facile à décoller et la dureté est inférieure à TiC. Lorsque la température de coupe est élevée, le revêtement de TiN est facile à oxyder et à enlever. Le revêtement TiC présente une dureté et une résistance à l'usure supérieures, ainsi qu'une bonne résistance à l'oxydation, mais il est fragile avec une faible résistance aux chocs. TiCN présente les avantages du TiC et du TiN, il peut contrôler les propriétés du TiCN en changeant continuellement la composition de C et N pendant le processus de revêtement et ensuite former une structure multicouche avec différentes compositions, réduisant ainsi la contrainte interne du revêtement, améliorer la ténacité, augmenter l'épaisseur du revêtement, empêcher la croissance de la fissure et réduire l'écaillage. Le revêtement à base de TiCN convient au traitement de l'acier ordinaire, de l'acier allié, de l'acier inoxydable et de la fonte résistante à l'usure, etc. Le taux d'enlèvement de matière peut être augmenté de 2 à 3 fois.

TiAlN, CrN, TiAlCrN sont de nouveaux matériaux de revêtement durs développés ces dernières années. Les lames revêtues de TiAlN ont été commercialisées. Avec une bonne stabilité chimique et une résistance à l'usure par oxydation, la durée de vie de l'outil est de 3 à 4 fois supérieure à celle du revêtement TiN lors de l'usinage d'aciers fortement alliés, d'acier inoxydable, d'alliage de titane et de nickel. En outre, s'il y a une concentration d'aluminium appropriée dans le revêtement TiAlN, une couche de film protecteur inerte dur sera formée entre la face de l'outil de coupe et l'interface de la puce, avec une bonne isolation thermique. CrN est une sorte de revêtement sans titane qui est approprié pour couper le titane, les alliages de titane, le cuivre, l'aluminium et d'autres matériaux mous avec une bonne stabilité chimique et aucune viscosité. TiAlCrN est un revêtement de structure à gradient avec une dureté et une dureté élevées, ainsi qu'un faible coefficient de frottement, il convient à la fraise, au fraise-mère, au taraud et autres outils, la performance de coupe est significativement meilleure que TiN.