Cilj je bil ambiciozen: povečanje življenjske dobe za vsaj 30 odstotkov v različnih aplikacijah vrtanja. „Naš osrednji pristop je bil, da se zavestno ne začnemo s razvojem plasti,“ pojasnjuje Dr.-Ing. Ivan Iovkov, ki je v raziskavah in razvoju Oerlikon Balzers pomembno oblikoval razvoj BALINIT OPTURA. Namesto tega je bilo v predhodnem projektu več kot eno leto najprej razvito zanesljivo testno metodologijo za procese vrtanja. Cilj je bil doseči visoko primerljivost rezultatov in čisto ločevanje vplivnih dejavnikov, da bi pridobili zanesljivo podatkovno osnovo za kasnejši razvoj.
Vsa orodja, substrati, rezalni robovi in mikrogeometrije so bili sistematično karakterizirani. Testi so bili zasnovani za visoko zmogljive aplikacije, pa tudi za zmerne vrednosti rezanja. Dodatni poudarki so bili na ciljni toplotni obdelavi in podrobni analizi materialov. Vsaka poskusna plošča je bila karakterizirana s trdnostnimi in silovnimi meritvami na določenih mestih, da bi zajeli nihanja serij in nehomogenosti materiala. Da bi izravnali njihov vpliv, je bila zaporedja vrtin randomizirana.
Razširjena merilna tehnika in moderna senzorika sta pomagala zajeti sile podajanja in vrtalne momente skozi celotne serije poskusov. Podatki so nudili dragocene namige o razvoju obrabe in osnovnih mehanizmih v procesu. Z uporabo najsodobnejše tehnologije za napenjanje orodij so se lahko zmanjšali vplivi, povezani z vibracijami. Mikroskopija razvoja obrabe je potekala delno avtomatizirano, analiza pa je bila podatkovno podprta in delno podprta z umetno inteligenco.
Zasnova plasti temelji na mehanizmih obrabe
Na podlagi rezultatov te sistematične testne metodologije je bila nova prevleka usmerjena na realne mehanizme obrabe. Namesto da bi maksimizirali posamezne lastnosti, je bil v središču pozornosti optimalen medsebojni odnos v procesu. Med vrtanjem v feritnih jeklih se pojavljajo predvsem adhezivne in toplotne obremenitve, medtem ko pri kaljenih jeklih in litini prevladujejo abrazivne in udarne obremenitve. Sistem večplastne plasti na osnovi TiAlN zato povezuje visoko toplotno trdoto z zadostno žilavostjo in nadzorovano duktilnostjo.
Pomemben razvojni korak je bila ciljno usmerjena zmanjšanje notranjih napetosti. To omogoča večje debeline plasti brez povečanega tveganja za odpadanje – prednost, zlasti za zahtevne aplikacije vrtanja in obnovljena orodja. Večplastna zasnova stabilizira tudi rezalni rob in podpira enakomerno obrabo, prav tako pa zagotavlja visoko procesno varnost.
Validacija v industriji
V lastnem laboratoriju za obdelavo je bilo testiranih več kot 40 različic plasti z več kot 400.000 vrtinami. Industrijski partnerji so spremljali razvoj s praktičnimi testi in izkušnjami. Rezultati so pokazali znatno izboljšano stabilnost procesa in povprečno več kot 50 odstotkov daljše življenjske dobe v primerjavi z obstoječimi rešitvami.
Zmogljivost BALINIT OPTURA se ne kaže le v klasičnih aplikacijah, kot je 42CrMo4+QT. V mehkejšem C35 jeklu se je število vrtin v primerjavi z rešitvijo na osnovi AlTiN povečalo za približno 57 odstotkov.
Pri visoko trdnem jeklu se je življenjska doba v primerjavi z obnovljenim VHM s dvojno prevleko izboljšala za približno 89 odstotkov. Pri globokem vrtanju v litini se je količina življenjske dobe v primerjavi s standardno rešitvijo na osnovi AlTiN povečala za več kot 80 odstotkov.
Kot rezultat plast podpira daljše življenjske dobe, manj menjav orodij in učinkovitejšo obnovo. „Celovit razvoj BALINIT OPTURA kaže, da ciljno usklajevanje testne metodologije, razumevanja procesov, analize materialov, zasnove plasti in industrijske validacije vodi do prepričljivih rešitev, ki lahko postavijo nove standarde,“ povzema Dr.-Ing. Ivan Iovkov.
Kontakt:
