ANALIZA FREZAL ZAITENIH S TRDIMI PVDPREVLEKAMI ANALYSIS OF

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: n imelo premer 10 mm, n zaščiteno je bilo z različnimi trdimi PVD-prevlekami, n namenjeno je suhi obdelavi (obdelava brez hladilnomazalnih tekočin), n material je orodnega jekla za delo v vročem.

Teoretičen del naprševanja U kat S Ar N S Ti+ Ar+ Ti+ + Ar Ti+ + N 2 Ar CC 800 (Ceme. Con) Ti + Ar N 2 Ti Ti + Plazma Ti N 2 Ti Ar N 2 + Ar Ar Ar + N 2 + Ti N 2 Ti Ar N 2 Magnetne. Arsilnice + + Podlaga Nosilec podlag U Bi Delovni plin (Ar+Kr) Reaktiven plin e. g. N 2

Teoretičen del odvoda toplote Optimalen prenos toplote odrezek Qtot 1 obdelovanec odrezek QS 1 QW 1 vc 1 Orodje brez prevleke QQ tot 2 tot 1 Q S 2 Ti. Al. N Q W 2 vc 2 Orodje z Ti. Al. N prevleko Zaradi majhnega koeficienta toplotne prevodnosti, se pri orodjih zaščitenih s Ti. Al. N prevleko večina toplote odvede v odrezek

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

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

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

Vrste frezal oz. preizkušancev Tabela 2: Vrste frezal Table 2: Types of millers Prizvajalec frezala Frezalo št. Kemična sestava karbidne trdine a) A 1 EDS : 63 % W, 37 % Co Ti. Al. N (vsebnost Al 53 %) 45 65 97 A 2 EDS : 96 % W, 4 % Co Ti. Al. N (vsebnost Al 53 %) 45 65 97 A 7 EDS : 63 % W, 37 % Co Brez prevleke 20 / / B 10 EDS : 81 % W, 19 % Co Ti. Al. N 45 65 97 D* 15 EDS : 82 % W, 18 % Co Ti. Al. N 45 65 97 E 17 EDS : 86 % W, 14 % Co Ti. Al. N 45 65 97 * krušenje Prekrivna plast Dolžina poti frezanja (m) 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. n Izmerili smo trdoto po Vickersu HV in vtisni modul EIT. n 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 2 (A) po 45 m Frezalo 1 (A) po 65 m Frezalo 2 (A) po 65 m Frezalo 1 (A) po 97 m Frezalo 2 (A) po 97 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 Ti. Al. N Meja med prevleko in karbidno trdino Karbidna trdina obrabljeno Frezalo 1 (A) po 97 m Frezalo 2 (A) po 97 m 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

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 Proizvaja lec frezala Vzorec št. A Prekrivna plast (Ti. Al. N), molski delež Velikost karbidnih zrn Ti x/ % Al x/ % Debelina plasti, d/μm 1 54 46 2, 5 manjša A 2 52 48 2, 5 večja B 10 53 47 2 večja D 15 69 31 1, 2 manjša E 17 57 43 3, 7 večja

REZULTAT MERITEV Ti. Al. N (54/46%) Ti. Al. N (57/43) Razpoka Karbidna trdina Frezalo 1 (A) Ti. N (72/28) Krater Frezalo 17 (E) Slika 6: SEM-posnetek prečnega obrusa trde prevleke, s katero sta bili zaščiteni frezali 1 (A) in 17 (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 n n n V projektni nalogi smo preizkušali frezala zaščitena s Ti. Al. N-prevleko. Prevleka obdrži veliko trdoto vse do 800 °C. SEM-posnetki rezilnega roba kažejo večjo obrabno obstojnost, če ima frezalo poleg Ti. Al. N-prevleke še tanko vmesno plast iz Ti. N. 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 n n 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

n n n Na obstojnost prevleke in frezal vpliva kvaliteta karbidne trdine, finozrnata in neporozna. Razvoj usmerjen v trde prevleke na osnovi Cr. Al. N, 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.

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