ANALIZA FREZAL, ZAŠČITENIH S TRDIMI PVD-PREVLEKAMI ANALYSIS OF MILLERS PROTECTED WITH HARD PVD COATINGS Setnikar Franc, inž. str., Institut "Jožef Stefan", Jamova 39, Ljubljana, Slovenija dr. Marica Prijanovič Tonkovič, Višja strokovna strojna šola, Novo mesto, Slovenija dr. Peter Panjan, Institut "Jožef Stefan", Jamova 39, Ljubljana, Slovenija

Cilj naloge: zmanjšati čas obdelave, povečati kvaliteto površine obdelovanca povečati produktivnost, postati konkurenčen na tržišču.

Potek dela Preiskovali smo orodje obstojnost steblastega frezala s štirimi rezalnimi robovi. Frezalo je: imelo premer 10 mm, zaščiteno je bilo z različnimi trdimi PVD-prevlekami, namenjeno je suhi obdelavi (obdelava brez brez hladilno-mazalnih tekočin), material je orodnega jekla za delo v vročem.

Teoretičen del naprševanja Reaktiven plin e.g. N2 Delovni plin (Ar+Kr) U S Nosilec podlag N Bi Magnetne silnice kat Podlaga Plazma N2 Ti+ Ti Ar Ar+ CC800 (CemeCon)

Teoretičen del odvoda toplote Zaradi majhnega koeficienta toplotne prevodnosti, se pri orodjih zaščitenih s TiAlN prevleko večina toplote odvede v odrezek Optimalen prenos toplote Q tot2 S2 obdelovanec Orodje brez prevleke odrezek tot1 S1 W1 v c1 z TiAlN prevleko W2 c2 TiAlN Teoretičen del odvoda toplote

Kemična sestava obdelovanca Tabela 1: Kemična sestava jekla UTOP MO 6 Table 1: Chemical composition of steel UTOP MO 6 Vrsta jekla Kemična sestava (%) C Si Mn Cr Mo Ni V W UTOP MO 6 0,73 1,00 0,55 5,50 1,35 ≤ 0,25 0,65 1,20

Slika 1: Geometrija frezala Picture 2: Geomety of the miller

Slika 2: Rezkanje s frezalom Tehnologija frezanja obdelovanec frezalo Šoba za zrak Frezalni stroj CNC, DECKEL MACHO CAD - modeliranje, INVENTOR CAM – NC programiranje, Hyper MILL Slika 2: Rezkanje s frezalom Picture 2: Milling with a miller

Vrste frezal oz. preizkušancev Tabela 2: Vrste frezal Table 2: Types of millers Prizvajalec frezala Frezalo št. Kemična sestava karbidne trdine a) Prekrivna plast Dolžina poti frezanja (m) A 1 EDS : 63 % W, 37 % Co TiAlN (vsebnost Al 53 %) 45 65 97 2 EDS : 96 % W, 4 % Co 7 Brez prevleke 20 / B 10 EDS : 81 % W, 19 % Co D * 15 EDS : 82 % W, 18 % Co E 17 EDS : 86 % W, 14 % Co * krušenje konice rezilnega roba na začetku frezanja, a) vrednost EDS je orientacijska

REZULTAT MERITEV Pri frezalih 10 proizvajalca B in 15 proizvajalca D je prišlo do krušenja osnovnega materiala. Izmerili smo trdoto po Vickersu HV in vtisni modul EIT. Graf 1: Rezultati meritev trdote in vtisnega modula Graph 1: Measurements results of the hardness and indentation modulus

REZULTAT MERITEV Frezalo 1 (A) po 45 m Frezalo 1 (A) po 65 m Frezalo 1 (A) po 97 m Frezalo 2 (A) po 97 m Frezalo 2 (A) po 65 m Frezalo 2 (A) po 45 m Slika 3: Optičnomikroskopski posnetki čelne proste ploskve na frezalih 1 in 2 proizvajalca A ; 20-kratna povečava Picture 3: Optical microscopic pictures of the front relief surface on millers 1 and 2 of the manufacturer A; 20-times magnified

REZULTAT MERITEV obrabljeno Frezalo 1 (A) po 97 m Frezalo 2 (A) po 97 m Meja med prevleko in karbidno trdino TiAlN Karbidna trdina Slika 4: SEM-posnetek frezala 1 in 2 proizvajalca A; 500-kratna povečava Picture 4: SEM-print of the miller 1 and 2 of the manufacturer A; 500-times magnified

Prekrivna plast (TiAlN), molski delež Velikost karbidnih zrn REZULTAT MERITEV Tabela 3: Sestava in debelina zaščitne prevleke ter povprečna velikost karbidnih zrn Table 3: Composition and thickness of the protective coating and average size of the carbide grain Proizvajalec frezala Vzorec št. Prekrivna plast (TiAlN), molski delež Velikost karbidnih zrn Ti x/ % Al Debelina plasti, d/μm A 1 54 46 2,5 manjša 2 52 48 večja B 10 53 47 D 15 69 31 1,2 E 17 57 43 3,7

REZULTAT MERITEV Frezalo 1 (A) Karbidna trdina TiAlN (54/46%) Razpoka TiAlN (57/43) TiN (72/28) Krater Frezalo 17 (E) Slika 6: SEM-posnetek prečnega obrusa trde prevleke, s katero sta bili zaščiteni frezali 1 (A) in17 (E); 500-kratna povečava Picture 6: SEM prints of the cross section of specimen with the hard coating with which the millers 1 (A) in 17 (E) were protected; 500-times magnified

REZULTAT MERITEV V projektni nalogi smo preizkušali frezala zaščitena s TiAlN-prevleko. Prevleka obdrži veliko trdoto vse do 800 °C. SEM-posnetki rezilnega roba kažejo večjo obrabno obstojnost, če ima frezalo poleg TiAlN-prevleke še tanko vmesno plast iz TiN. Z uvedbo novih materialov za odrezavanje je možno zmanjšati stroške obdelave in povečati proizvodne kapacitete. Tako postane podjetje bolj konkurenčno, kar je bil tudi cilj našega projektnega dela.

Sklepne ugotovitve Frezalo 1 (A) po 97 m Frezalo 7 (A) po 20 m Odrezovanje s frezali brez trde zaščitne prevleke nesmiselno in ekonomsko neupravičeno. Obdelava materialov s trdoto HRc nad 50 s frezalom brez prevleke ni možna. prekritega neprekritega obrabljeno Frezalo 1 (A) po 97 m Frezalo 7 (A) po 20 m

Na obstojnost prevleke in frezal vpliva kvaliteta karbidne trdine, finozrnata in neporozna. Razvoj usmerjen v trde prevleke na osnovi CrAlN, večja obrabna obstojnost, visoka trdota v vročem in oksidacijsko obstojna pri temperaturi do 900 °C Idealna prevleka, še z dodatkom trdega maziva Dobro poznanje obrabnih procesov Obdelava z frezali, zaščitenimi z sodobnimi prevlekami, bolj učinkovita, kakovostna ter okolju in zdravju ljudi bolj prijazna.

THANK YOU FOR YOUR ATTENTION. " Samo kakovost, produktivnost in zadovoljni kupci lahko komurkoli od nas zagotovijo varno službo v podjetju." (Chrysler) Hvala za pozornost. THANK YOU FOR YOUR ATTENTION.