1. 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

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

3. 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.

4. 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)

5. 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

6. 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

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

8. 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

9. 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

10. 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

11. 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

12. 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

13. 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

14. 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

15. 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.

16. 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

17. 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.

18. 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.