Завдання було амбіційним: підвищення терміну служби щонайменше на 30 відсотків у різних свердлильних застосуваннях. «Наш центральний підхід полягав у тому, щоб свідомо не починати з розробки покриття», - пояснює доктор інженерії Іван Іовков, який суттєво вплинув на розробку BALINIT OPTURA в дослідженнях та розробках Oerlikon Balzers. Натомість у попередньому проекті протягом року спочатку була розроблена надійна методика тестування для процесів свердління. Метою було досягнення високої порівнянності результатів та чисте розмежування факторів впливу, щоб отримати надійну базу даних для подальшої розробки.
Усі інструменти, субстрати, ріжучі кромки та мікрогеометрії були систематично охарактеризовані. Тести були спрямовані на високопродуктивні застосування, а також на помірні значення різання. Інші акценти були зроблені на цілеспрямованій термічній обробці та детальному аналізі матеріалів. Кожна випробувальна пластина була охарактеризована за допомогою вимірювань твердості та сили в визначених позиціях, щоб зафіксувати коливання партій та неоднорідності матеріалу. Щоб компенсувати їх вплив, порядок свердлінь був рандомізований.
Розширена вимірювальна техніка та сучасна сенсорика допомогли зафіксувати сили подачі та моменти свердління протягом усіх експериментальних серій. Дані надали цінні вказівки на розвиток зносу та основні механізми в процесі. Завдяки використанню найсучаснішої гідроеластичної техніки затиску інструментів вдалося зменшити вплив вібрацій. Мікроскопія розвитку зносу частково проводилася автоматизовано, аналіз був на основі даних і частково підтримувався штучним інтелектом.
Конструкція покриття базується на механізмах зносу
На основі результатів цієї систематичної методики випробувань нове покриття було цілеспрямовано орієнтовано на реальні механізми зносу. Замість максимізації окремих властивостей акцент був зроблений на оптимальному взаємодії в процесі. Під час свердління в феритних сталях переважно виникають адгезійні та термічні навантаження, тоді як у загартованих сталях та чавуні домінують абразивні та ударні навантаження. Тому багатошарова система покриття на основі TiAlN поєднує високу термостійкість з достатньою міцністю та контрольованою пластичністю.
Важливим етапом розвитку було цілеспрямоване зменшення власних напружень. Це дозволяє досягати більших товщин покриття без підвищеного ризику відшарування - перевага, особливо для вимогливих свердлильних застосувань та відновлених інструментів. Багатошарова конструкція також стабілізує ріжучу кромку та підтримує рівномірний знос, а також високу процесуальну безпеку.
Валідація в промисловості
У власній лабораторії обробки було протестовано понад 40 варіантів покриттів з більш ніж 400 000 свердлінь. Промислові партнери супроводжували розробку практичними тестами та досвідом. Результати показали значне поліпшення стабільності процесу та в середньому більше ніж на 50 відсотків більший термін служби в порівнянні з існуючими рішеннями.
Продуктивність BALINIT OPTURA проявляється не лише в класичних застосуваннях, таких як 42CrMo4+QT. У м'якшій сталі C35 кількість свердлінь зросла на близько 57 відсотків у порівнянні з рішенням на основі AlTiN.
У високоміцній сталі термін служби покращився на близько 89 відсотків у порівнянні з відновленим VHM-свердлом з подвійним покриттям. При глибокому свердлінні в чавуні кількість свердлінь зросла на більше ніж 80 відсотків у порівнянні зі стандартним рішенням на основі AlTiN.
У результаті покриття підтримує довші терміни служби, менше змін інструментів та більш ефективне відновлення. «Комплексна розробка BALINIT OPTURA показує, що цілеспрямоване взаємодія між методикою тестування, розумінням процесу, аналізом матеріалів, дизайном покриття та промисловою валідацією призводить до переконливих рішень, які можуть встановити нові стандарти», - підсумовує доктор інженерії Іван Іовков.
Контакт:
