Tendances dans la technologie de revêtement d'outils

Le premier marché à explorer est le marché du revêtement d'outils. L'amélioration de la durée de vie des outils est le résultat de plusieurs fonctionnalités améliorées, en fonction de l'utilisation de l'outil. La dureté, la résistance à la température et le contact entre l'outil et le matériau à découper ou à former peuvent être positivement influencés. Dans certains cas, les outils revêtus peuvent réaliser une durée de vie de l'outil dix fois plus longue que les outils non revêtus. Une tendance importante qui influence les revêtements d'outils est la coupe de matériaux légers. Dans l'industrie automobile, les matériaux légers sont choisis en raison de la réduction de la consommation de carburant et des émissions de CO 2. En conséquence, les matériaux tels que l'aluminium, le magnésium et les plastiques renforcés de carbone gagnent en importance. Outre le poids réduit, ces matériaux ont un point commun: ils ont tendance à adhérer à l'outil de coupe, ce qui réduit la durée de vie de l'outil. Cette tendance a stimulé le développement du revêtement DLC, qui est un revêtement de carbone de type diamant sans hydrogène avec un faible coefficient de frottement.

Applications tribologiques croisées

C'est un exemple pratique d'un développement croisé issu de la tribologie et appliqué sur le marché du revêtement d'outils. Dans les applications tribologiques, ce revêtement de diamant comme du carbone (DLC) sans hydrogène est utilisé pour réduire l'usure et le frottement. Appliqués à l'industrie de l'outillage, les revêtements DLC se sont révélés extrêmement adaptés pour la coupe de métaux légers et de plastiques renforcés de fibres qui ont tendance à coller à l'outil. Un revêtement ta-C pour les outils est beaucoup plus mince avec une épaisseur de couche typique de 0,5 μm. Avec le revêtement DLC, la durée de vie de l'outil peut être considérablement augmentée. Les revêtements sont déposés avec une technologie de dépôt en arc utilisant des cathodes à arc de forme circulaire, garantissant une forte adhérence du revêtement lui-même.

Rapport coût-efficacité

Dans chaque industrie, l'efficacité des coûts est un facteur déterminant qui nécessite une attention constante. L'industrie des outils ne fait pas exception. Le coût des revêtements d'outils représente seulement une petite partie du coût total d'un outil, mais comme le processus de revêtement est positionné en bout de chaîne de production, il est très important que le revêtement soit de haute qualité. Par conséquent, dans le revêtement d'outils, la fiabilité est un facteur aussi important que les coûts. Lors de la mise au point d'une nouvelle technologie d'arc circulaire pour le dépôt de revêtements de nitrure, les entreprises s'efforceront de rendre plus efficients que jamais de nombreux facteurs du coût de possession. Les caractéristiques seront des temps de traitement courts, une efficacité élevée et des revêtements lisses qui nécessitent un post-traitement minimal. Un changement dans les revêtements de référence se produit maintenant que la technologie éprouvée a été élargie avec un revêtement hautement fonctionnel AlCrN pour les fraises-mères utilisées dans la coupe des engrenages.

Durabilité

La prise de conscience des méthodes de production durables devient de plus en plus courante, aussi dans l'industrie de l'outillage et les domaines connexes tout au long de la chaîne d'approvisionnement. Les facteurs importants ici sont la rareté future des matières premières, la consommation d'énergie, l'énergie renouvelable, la toxicité des matériaux et le recyclage dans les milieux biologiques ou industriels. Dans l'industrie de l'outillage, on trouve des réponses à ces défis en termes de vitesse d'avance et d'avance. Certains outils revêtus permettent non seulement d'obtenir des longueurs de coupe plus longues, mais également une plus grande profondeur de coupe par contact, ce qui permet d'économiser du temps et de l'énergie. Le taux d'alimentation en mètres par minute est déterminant. Une autre tendance qui est conduite par la durabilité ainsi que la rentabilité est moins l'utilisation de liquides de refroidissement. La coupe à sec ou la lubrification en quantité minimale (MQL) sont tendance, ce qui conduit à des températures plus élevées des arêtes de coupe de l'outil et par conséquent à un besoin d'une résistance à l'oxydation améliorée.

Résistance à la température

Les tendances dans l'industrie de l'outillage sont toutes liées. Les tendances en matière de rentabilité et de sensibilisation à l'environnement conduisent à une utilisation plus faible des fluides de refroidissement, ce qui à son tour conduit à des températures plus élevées pendant la coupe. L'industrie répond avec un choix différent de matériaux de composants et de revêtements qui peuvent supporter les températures élevées. Les matériaux composites tels que les alliages de titane (Ti) et de nickel (Ni) sont difficiles à couper en raison de leur tendance à coller et de leur ténacité, mais le revêtement ta-C n'apportera aucune solution ici à cause de sa température de fonctionnement maximale de 500 ° C. Les revêtements au nitrure sont donc une meilleure solution. Ils peuvent fonctionner à des températures de fonctionnement allant jusqu'à 1100 ° C ou même 1500 ° C (Tableau 1). Le développement dirigé par application a été fait pour adapter les revêtements faits avec la technologie d'arc circulaire à des applications spécifiques, telles que le fraisage à grande vitesse et la finition de dégrossissage. Pour la coupe du titane, le revêtement TiAlN produit avec une technologie d'arc circulaire spécifique peut donner d'excellents résultats. En outre, il existe des développements concernant les revêtements nanocomposites contenant du silicium et l'ajustement précis d'AlTiN pour des applications spécifiques.

Conclusion

Les tendances des marchés de l'outillage, de la tribologie et de la décoration offrent de nombreuses opportunités pour la technologie de revêtement PVD et PACVD. Une grande partie de la recherche et du développement est effectuée par des équipes composées de fabricants d'équipements de revêtement, d'universités et de l'industrie pour améliorer et optimiser les revêtements. Une attention particulière devrait être accordée aux croisements entre différents marchés. Les expériences d'une application peuvent apporter une contribution importante au développement ultérieur de technologies et de solutions de revêtement pour une autre application, parfois dans un marché complètement différent. Crossovers peut accélérer les développements de manière significative.