Řezné materiály povlakované tvoří v současné
době většinu nabídky na trhu; řezné povlaky
dovolují podstatným způsobem zvýšit řezné
rychlosti, posuvy i životnosti povlakovaného
řezného karbidu proti nepovlakovanému, pokroky
v povlakovacích technologiích dovolují dodat
optimální povlak pro konkrétní způsob použití a
tím výrazně zvýšit užitnou hodnotu řezného nástroje.
POŽADAVKY KLADENE NA POVLAKY
ŘEZNYCH NASTROJŮ
Prvotním požadavkem je vysoká tvrdost, která
zvyšuje odolnost proti opotřebení; žádoucí
odolnost proti mechanickým rázům, vznikajícím
při přerušovaném řezu či frézování, dodává
povlakovanému nástroji potřebná houževnatost.
Povlak musí být odolný proti vzniku trhlin, musí
vytvářet tepelnou a chemickou bariéru mezi třískou
a substrátem, aby nedošlo k degradaci substrátu
za vysokých teplot, vznikajících při obrábění
náročných materiálů nebo vysokými řeznými
podmínkami. Povlak s nízkým součinitelem
tření usnadňuje odchod třísek a zvyšuje odolnost
proti tvoření nárůstku a odolnost proti opotřebení
hřbetu. Dostatečná přilnavost povlaku vůči
substrátu je podmínkou spolehlivosti řezného
procesu; v neposlední řadě se vyžaduje i spolehlivá
predikce životnosti, která je podmínkou
optimálního plánování řezné operace. Mají-li být
všechny tyto požadavky splněny pro nejrůznější
typy obráběcích operací, řezných nástrojů a obráběných
materiálů, je zřejmé, že i přes snahu po
univerzalitě povlaků vzniká a je komerčně nabízeno
široké spektrum řezných povlaků.
TECHNOLOGIE NANAŠENI
Povlaky nanášené PVD metodou (Physical Vapour
Deposition – fyzikální nanášení povlaku)
jsou nanášeny za teplot 400 °C – 600 °C (obr. 1);
díky své tvrdosti propůjčují povlakovanému materiálu
odolnost proti otěru a vnitřní tlaková pnutí
zvyšují houževnatost. Malá tloušťka povlaku
dovoluje zhotovit ostrý břit. Vhodné jsou proto
aplikace na monolitních karbidových frézách,
středových břitových destičkách vrtáků, pro zapichování
a řezání závitů; jsou široce využívány
pro dokončovací aplikace. Možno st vytváření
velmi tenkých vrstev se využívá při zhotovování
vícevrstvých či mnohovrstvých povlaků, kde
kombinace vrstev s různými vlastnosti umožňuje
zhotovit optimální povlak pro zamýšlený způsob
použití (obr. 2, 3).
Tloušťka povlaku se obecně pohybuje od
1,8 ?m do 3 ?m; u vícevrstvých povlaků může
tloušťka jedné vrstvy činit zhruba 0,2 až 0,8 ?m
a u nanopovlaků, skládajících se z mnoha vrstev,
tloušťka vrstvy obnáší méně než 0,2 ?m. U
gradientních povlaků se složení plynule mění od
substrátu směrem k povrchu, který lze obdržet
jako velmi tvrdý.
Povlaky nanášené CVD metodou (Chemical
Vapour Deposition - chemické nanášení povlaku)
mají vyšší tvrdost a větší tloušťky – 2 až 16
?m – ve srovnání s PVD povlaky. Vyznačují se
vysokou odolností proti otěru a výbornou adhezí
k podkladu, a proto jsou první volbou v širokém
spektru aplikací – ve všeobecném soustružení,
vyvrtávání oceli, na obvodových břitových destičkách
vrtáků a frézování v materiálech ISO P,
M a K. Jejich nevýhodou je vysoká teplota nanášení,
která se pohybuje mezi 700 °C – 1050 °C
a může negativně ovlivnit vlastnosti podkladového
materiálu. Proto se v poslední době zavádí
technologické modifikace s nižšími teplotami –
technologie MT-CVD a PACVD.
ILUSTRATIVNI ŘEZNE RYCHLOSTI
Zde uvedené rychlosti (vc uvedené v m/min)
slouží pouze pro ilustraci možností moderních
řezných materiálů; konkrétní volba
musí brát ohled na konkrétní řezný materiál,
řezné podmínky (posuv, hloubku řezu a geometrii
nástroje), detailní specifikaci obráběného
materiálu (obrobitelnost, typ obráběcí
operace - např. přerušovaný řez, hrubování
či dokončování, priorita životnost versus
produktivita), na charakteristiku obrobku
a stroje atd. a je účelné řezné podmínky konzultovat
s dodavatelem vybraného řezného
nářadí.
VYBĚR MODERNICH ŘEZNYCH
MATERIALŮ Z NABIDKY PŘEDNICH
VYROBCŮ
V nabídce renomovaných výrobců jsou desítky
řezných materiálů, nabízených pod nejrůznějšími
obchodními názvy. Jejich vzájemné porovnání
je obtížné, protože jednotlivé typy se z hlediska
určení navzájem plně nekryjí.
Pro zjednodušení obsahuje uvedené porovnání
pouze několik výrobců a jen CVD a PVD řezné
materiály.
Ing. Petr Borovan
