Cilj je bio ambiciozan: povećanje trajnosti od najmanje 30 posto u raznim primjenama bušenja. „Naš središnji pristup bio je svjesno ne započeti s razvojem prevlake“, objašnjava Dr.-Ing. Ivan Iovkov, koji je značajno oblikovao razvoj BALINIT OPTURA u istraživanju i razvoju Oerlikon Balzers. Umjesto toga, u prethodnom projektu, tijekom više od godine dana, prvo je razvijena pouzdana testna metodologija za procese bušenja. Cilj je bio visoka usporedivost rezultata i čista odvojenost utjecajnih faktora kako bi se dobila pouzdana baza podataka za kasniji razvoj.
Svi alati, podloge, geometrije reznih ivica i mikrogeometrije sistematski su karakterizirani. Testovi su bili osmišljeni za visoke performanse, kao i za umjerene vrijednosti rezanja. Dodatni naglasci bili su na ciljanoj toplinskoj obradi i detaljnoj analizi materijala. Svaka eksperimentalna ploča karakterizirana je mjerenjima tvrdoće i sile na definiranim pozicijama kako bi se uhvatili varijacije serije i materijalne nehomogenosti. Kako bi se izjednačio njihov utjecaj, redoslijed bušenja je randomiziran.
Proširena mjernu tehnologiju i moderna senzorska oprema pomogli su u prikupljanju sila pomaka i momenta bušenja tijekom cijelih eksperimentalnih serija. Podaci su pružili vrijedne informacije o razvoju trošenja i osnovnim mehanizmima u procesu. Korištenjem najmodernije hidroekspanzivne tehnologije stezanja alata, smanjeni su utjecaji uzrokovani vibracijama. Mikroskopija razvoja trošenja djelomično je automatizirana, a analiza je bila temeljena na podacima i djelomično podržana umjetnom inteligencijom.
Dizajn prevlake temelji se na mehanizmima trošenja
Na temelju rezultata ove sistematske testne metodologije, nova prevlaka usmjerena je na stvarne mehanizme trošenja. Umjesto da se maksimiziraju pojedinačne karakteristike, fokus je bio na optimalnoj interakciji u procesu. Dok se prilikom bušenja u feritnim čelicima prvenstveno javljaju adhezivne i termalne opterećenja, kod kaljenih čelika i lijevanog željeza dominiraju abrazivna i udarna opterećenja. TiAlN-bazirani višeslojni sustav prevlake stoga kombinira visoku otpornost na toplinu s dovoljnom žilavošću i kontroliranom duktilnošću.
Važan korak u razvoju bila je ciljano smanjenje vlastitih napetosti. To omogućava veće debljine prevlake bez povećanog rizika od odvajanja - prednost posebno za zahtjevne primjene bušenja i ponovno obrađene alate. Multilayer dizajn također stabilizira reznu ivicu i podržava ravnomjerno trošenje kao i visoku sigurnost procesa.
Validacija u industriji
U vlastitom laboratoriju za obradu testirano je više od 40 varijanti prevlaka s više od 400.000 bušenja. Industrijski partneri pratili su razvoj s praktičnim testovima i iskustvima. Rezultati su pokazali znatno poboljšanu stabilnost procesa i u prosjeku više od 50 posto duže trajnosti u usporedbi s postojećim rješenjima.
Sposobnost BALINIT OPTURA ne pokazuje se samo u klasičnim primjenama poput 42CrMo4+QT. U mekšem C35 čeliku broj bušenja povećao se za oko 57 posto u odnosu na AlTiN-bazirano rješenje.
U visoko čvrstom čeliku trajnost se poboljšala u odnosu na ponovno obrađeni VHM svrdlo s dvostrukom prevlakom za oko 89 posto. Prilikom dubokog bušenja u lijevanom željezu, količina trajnosti povećala se u odnosu na AlTiN-bazirano standardno rješenje za više od 80 posto.
Kao rezultat, prevlaka podržava duže trajnosti, manje promjene alata i učinkovitiju obnovu. „Cjelokupni razvoj BALINIT OPTURA pokazuje da ciljano usklađivanje testne metodologije, razumijevanja procesa, analize materijala, dizajna prevlake i industrijske validacije dovodi do uvjerljivih rješenja koja mogu postaviti nove standarde“, zaključuje Dr.-Ing. Ivan Iovkov.
Kontakt:
