Obiectivul a fost ambițios: o creștere a duratei de viață de cel puțin 30% în diverse aplicații de foraj. „Abordarea noastră centrală a fost să nu începem deliberat cu dezvoltarea stratului”, explică Dr.-Ing. Ivan Iovkov, care a influențat semnificativ dezvoltarea BALINIT OPTURA în cercetare și dezvoltare la Oerlikon Balzers. În schimb, într-un proiect preliminar, a fost elaborată o metodologie de testare robustă pentru procesele de foraj timp de mai bine de un an. Scopul a fost o comparabilitate ridicată a rezultatelor și o separare clară a factorilor de influență, pentru a obține o bază de date fiabilă pentru dezvoltarea ulterioară.
Toate uneltele, substraturile, geometria muchiilor de tăiere și microgeometriile au fost caracterizate sistematic. Testele au fost concepute atât pentru utilizări de înaltă performanță, cât și pentru valori de tăiere moderate. Alte puncte de interes au fost tratamentele termice țintite și analiza detaliată a materialelor. Fiecare placă de testare a fost caracterizată prin măsurători de duritate și forță în poziții definite, pentru a captura variațiile de lot și inhomogenitățile materialului. Pentru a compensa influența acestora, ordinea găurilor a fost randomizată.
Tehnologia de măsurare avansată și senzorii moderni au ajutat la captarea forțelor de avans și a momentelor de foraj pe parcursul întregii serii de experimente. Datele au oferit indicii valoroase despre evoluția uzurii și mecanismele subiacente din proces. Prin utilizarea celor mai moderne tehnici de prindere a uneltelor cu hidroexpansiune, influențele cauzate de vibrații au fost reduse. Microscopia evoluției uzurii a fost parțial automatizată, evaluarea fiind bazată pe date și parțial asistată de AI.
Proiectarea stratului se bazează pe mecanismele de uzură
Pe baza rezultatelor acestei metodologii sistematice de testare, noul strat a fost orientat țintit către mecanismele reale de uzură. În loc să se maximizeze proprietățile individuale, s-a pus accent pe interacțiunea optimă în proces. În timp ce la forarea oțelurilor feritice apar în principal sarcini adezive și termice, la oțelurile călite și fontă predomină sarcinile abrazive și de impact. Sistemul de stratificare multi-strat bazat pe TiAlN combină astfel o duritate ridicată la cald cu o tenacitate adecvată și o ductilitate controlată.
Un pas important în dezvoltare a fost reducerea țintită a tensiunilor interne. Aceasta permite grosimi mai mari ale stratului fără un risc crescut de exfoliere - un avantaj deosebit pentru aplicațiile de foraj exigente și uneltele recondiționate. Designul multi-strat stabilizează de asemenea muchia de tăiere și susține uzura uniformă, precum și o siguranță ridicată a procesului.
Validare în industrie
În laboratorul de prelucrare propriu, au fost testate peste 40 de variante de strat cu mai mult de 400.000 de găuri. Partenerii industriali au însoțit dezvoltarea cu teste și experiențe practice. Rezultatele au arătat o stabilitate a procesului semnificativ îmbunătățită și, în medie, o durată de viață cu peste 50% mai mare comparativ cu soluțiile existente.
Capacitatea de performanță a BALINIT OPTURA se manifestă nu doar în aplicații clasice precum 42CrMo4+QT. În oțelul C35 mai moale, numărul de găuri a crescut cu aproximativ 57% comparativ cu o soluție bazată pe AlTiN.
În oțelul de înaltă rezistență, durata de viață s-a îmbunătățit cu aproximativ 89% comparativ cu un burghiu VHM recondiționat cu dublu strat. La forarea profundă în fontă, cantitatea de foraj s-a crescut cu mai mult de 80% comparativ cu o soluție standard bazată pe AlTiN.
Ca urmare, stratul susține durate de viață mai lungi, mai puține schimbări de unelte și o recondiționare mai eficientă. „Dezvoltarea holistică a BALINIT OPTURA arată că interacțiunea țintită dintre metodologia de testare, înțelegerea procesului, analiza materialelor, designul stratului și validarea industrială duce la soluții convingătoare care pot stabili noi standarde”, rezumă Dr.-Ing. Ivan Iovkov.
Contact:
