W nowoczesnej obróbce metali o właściwościach narzędzia decyduje nie tylko jego materiał i geometria. Duże znaczenie ma również powłoka nanoszona na powierzchnię roboczą, która może zwiększać odporność na zużycie, ograniczać tarcie oraz chronić krawędź skrawającą przed wpływem wysokiej temperatury.
Jednym z rozwiązań stosowanych w narzędziach przeznaczonych do wymagającej obróbki jest AlCrN, czyli azotek glinowo-chromowy (Aluminium Chromium Nitride).
AlCrN jest twardą powłoką zawierającą glin, chrom i azot, nanoszoną na powierzchnię narzędzia najczęściej metodą PVD (Physical Vapour Deposition), czyli fizycznego osadzania z fazy gazowej.
Proces odbywa się w warunkach próżniowych. Na powierzchni narzędzia powstaje bardzo cienka warstwa, której grubość wynosi zazwyczaj zaledwie kilka mikrometrów.
Mimo niewielkiej grubości powłoka może znacząco zmienić właściwości powierzchni roboczej narzędzia. Jej zadaniem nie jest zastąpienie odpowiedniego materiału czy geometrii narzędzia, lecz ich uzupełnienie.
Jedną z najważniejszych właściwości AlCrN jest wysoka odporność na działanie temperatury i utlenianie. Ma to szczególne znaczenie podczas obróbki materiałów, przy której na styku narzędzia i przedmiotu obrabianego powstaje duża ilość ciepła.
Powłoka pomaga również zwiększyć odporność powierzchni narzędzia na zużycie ścierne.
W praktyce może to oznaczać:
Efekt zależy jednak nie tylko od samej powłoki. Znaczenie mają również materiał narzędzia, jego geometria, rodzaj obrabianego materiału, prędkość skrawania, posuw oraz sposób chłodzenia i smarowania.
Gwintownik pracuje w trudnych warunkach. Jego ostrza jednocześnie skrawają materiał, są prowadzone w wykonywanym gwincie i muszą odprowadzać powstające wióry.
Szczególnie w otworach nieprzelotowych problemy z odprowadzaniem wiórów, tarciem i wzrostem temperatury mogą bardzo szybko prowadzić do zużycia lub uszkodzenia narzędzia.
Zastosowanie powłoki AlCrN pozwala przede wszystkim zwiększyć odporność powierzchni gwintownika na ścieranie i działanie wysokiej temperatury.
Może dzięki temu ograniczyć zużycie powierzchni roboczych i pomóc dłużej zachować prawidłową geometrię ostrzy.
Powłoki AlCrN mogą ograniczać tarcie pomiędzy powierzchnią narzędzia a obrabianym materiałem. Jest to korzystne między innymi ze względu na przepływ wiórów oraz obciążenie powierzchni roboczych.
Nie oznacza to jednak, że sama powłoka rozwiązuje problem dużych oporów podczas gwintowania.
Na wartość momentu obrotowego wpływają również:
Dlatego powłokę należy traktować jako jeden z elementów całego układu narzędzie–materiał–parametry obróbki.
Powłoki AlCrN znajdują zastosowanie przede wszystkim tam, gdzie występują duże obciążenia mechaniczne i cieplne.
W zależności od konstrukcji i przeznaczenia konkretnego narzędzia mogą być stosowane podczas obróbki między innymi:
Sama obecność powłoki AlCrN nie oznacza jednak, że dane narzędzie nadaje się automatycznie do wszystkich wymienionych materiałów. O jego zastosowaniu decydują również materiał bazowy, geometria oraz parametry określone dla konkretnego narzędzia.
Podczas intensywnej obróbki znaczna część energii zamienia się w ciepło. Temperatura w strefie skrawania może być bardzo wysoka, szczególnie przy dużej prędkości skrawania lub podczas obróbki materiałów trudnoobrabialnych.
W takich warunkach znaczenie ma odporność powłoki na utlenianie i utratę właściwości.
AlCrN jest stosowany właśnie dlatego, że dobrze zachowuje swoje właściwości w warunkach wysokiego obciążenia cieplnego. Pozwala to lepiej chronić materiał znajdujący się pod powłoką i ograniczać zużycie powierzchni narzędzia.
Wysoka odporność cieplna sprawia, że AlCrN jest wykorzystywany również w narzędziach przeznaczonych do niektórych procesów obróbki na sucho lub przy ograniczonej ilości środka chłodząco-smarującego.
Nie jest to jednak uniwersalna zasada.
W przypadku gwintowania właściwe smarowanie może mieć bardzo duże znaczenie dla ograniczenia tarcia, prawidłowego odprowadzania wiórów i trwałości narzędzia. Sposób chłodzenia i smarowania należy więc zawsze dopasować do obrabianego materiału, rodzaju gwintownika i warunków pracy.
AlCrN, czyli azotek glinowo-chromowy, jest powłoką PVD stosowaną do zwiększania odporności narzędzi skrawających na zużycie i wysoką temperaturę.
W gwintownikach jej zadaniem jest przede wszystkim ochrona powierzchni roboczych oraz ograniczenie zużycia podczas wymagającej obróbki.
Nie należy jednak traktować powłoki jako właściwości oderwanej od konstrukcji narzędzia. O jego skuteczności decyduje połączenie materiału bazowego, geometrii, powłoki oraz prawidłowo dobranych parametrów obróbki.
I właśnie w takim zestawieniu AlCrN pokazuje swoje największe zalety.
Wyłączny dystrybutor na rynek polski
