A célkitűzés ambiciózus volt: legalább 30%-os élettartam-növekedés különböző fúrási alkalmazásokban. „Központi megközelítésünk az volt, hogy tudatosan nem a bevonatfejlesztéssel kezdtünk” - magyarázza Dr.-Ing. Ivan Iovkov, aki az Oerlikon Balzers kutatás-fejlesztésében jelentősen befolyásolta a BALINIT OPTURA fejlesztését. Ehelyett egy előzetes projekt keretében több mint egy éven át egy megbízható tesztelési módszert dolgoztak ki a fúrási folyamatokhoz. A cél a magas összehasonlíthatóságú eredmények és a hatásfaktorok tiszta elkülönítése volt, hogy megbízható adatbázist nyerjenek a későbbi fejlesztéshez.
Minden szerszámot, szubsztrátot, vágóélt és mikrogeometriát rendszerszerűen jellemeztek. A teszteket nagy teljesítményű alkalmazásokra és mérsékelt vágási értékekre tervezték. További hangsúlyok a célzott hőkezelésre és a részletes anyaganalízisre helyeződtek. Minden kísérleti lemezt keménység- és erőmérésekkel jellemeztek meghatározott helyeken, hogy rögzítsék a tételváltozásokat és az anyaginhomogenitásokat. A hatásuk kiegyenlítése érdekében a fúrások sorrendje véletlenszerűsítve lett.
Kibővített mérési technológia és modern érzékelők segítettek a tápláló erők és fúrási nyomatékok rögzítésében a teljes kísérleti sorozatok során. Az adatok értékes információkat adtak a kopás fejlődéséről és a folyamat mögöttes mechanizmusairól. A legmodernebb hidraulikus szerszámrögzítési technika alkalmazásával csökkenteni lehetett a rezgésből adódó hatásokat. A kopás fejlődésének mikroszkópiája részben automatizált, az értékelés adat-alapú és részben mesterséges intelligencia által támogatott volt.
A bevonat kialakítása a kopási mechanizmusokon alapul
A rendszeres kísérleti módszertan eredményei alapján az új bevonat célzottan a valós kopási mechanizmusokhoz lett igazítva. Ahelyett, hogy egyes tulajdonságokat maximalizáltak volna, a folyamat optimális együttműködése került a középpontba. Míg a ferritikus acélok fúrásakor elsősorban tapadási és hőterhelések lépnek fel, a keményített acélok és öntöttvas esetében az abrazív és ütéses igénybevétel dominál. A TiAlN-alapú többrétegű bevonatrendszer ezért magas hőállóságot kombinál elegendő szívóssággal és kontrollált duktilitással.
Fontos fejlesztési lépés volt a belső feszültségek célzott csökkentése. Ez lehetővé teszi a nagyobb bevonatvastagságokat anélkül, hogy megnövekedne a leválás kockázata - különösen előnyös a kihívást jelentő fúrási alkalmazások és újrahasznosított szerszámok esetében. A többrétegű kialakítás stabilizálja a vágóélt, és támogatja az egyenletes kopást, valamint a magas folyamatbiztonságot.
Ipari validálás
Saját forgácsoló laboratóriumunkban több mint 40 bevonatvariánst teszteltek, több mint 400.000 fúrással. Ipari partnerek kísérték a fejlesztést gyakorlati tesztekkel és tapasztalatokkal. Az eredmények egyértelműen javították a folyamat stabilitását, és átlagosan több mint 50%-kal hosszabb élettartamokat mutattak a meglévő megoldásokhoz képest.
A BALINIT OPTURA teljesítménye nemcsak klasszikus alkalmazásokban, mint például a 42CrMo4+QT, mutatkozik meg. A puhább C35 acélban a fúrások száma körülbelül 57%-kal nőtt egy AlTiN-alapú megoldáshoz képest.
Magas szilárdságú acélban a fúrási élettartam körülbelül 89%-kal javult egy újrahasznosított VHM fúróval, amely dupla bevonattal rendelkezett. Öntöttvas mélyfúrásakor a fúrási mennyiség több mint 80%-kal nőtt egy AlTiN-alapú standard megoldáshoz képest.
Az eredmény az, hogy a bevonat hosszabb élettartamokat, kevesebb szerszámcserét és hatékonyabb újrahasznosítást támogat. „A BALINIT OPTURA átfogó fejlesztése azt mutatja, hogy a tesztelési módszertan, a folyamat megértése, az anyaganalízis, a bevonat tervezése és az ipari validálás célzott együttműködése meggyőző megoldásokhoz vezethet, amelyek új mércét állíthatnak fel” - foglalja össze Dr.-Ing. Ivan Iovkov.
Kapcsolat:
