Den bästa beläggningen för höghastighets torrkapning är nitrogen aluminium titan
En stor anledning till att skärvätskor ofta inte längre behövs idag är på grund av beläggningar. De dämpar temperaturchocker genom att förhindra värmeöverföring från skärzonen till skäret (verktyget). Beläggningen fungerar som en värmebarriär eftersom den har en mycket lägre värmeledningsförmåga än verktygsbasen och arbetsstyckets material. Som ett resultat absorberar dessa verktyg mindre värme och tål högre skärtemperaturer. Oavsett om det gäller svarvning eller fräsning möjliggör belagda verktyg effektivare skärparametrar utan att förkorta verktygets livslängd.
Beläggningstjockleken är mellan 2 och 18 mikron, och den spelar en viktig roll för verktygets prestanda. Tunnare beläggningar tål temperaturförändringar bättre under stötskärning än tjockare beläggningar eftersom tunnare beläggningar har mindre påfrestning och är mindre benägna att spricka. Vid snabb kylning och uppvärmning tenderar tjocka beläggningar att splittras som ett glas som värms och kyls mycket snabbt. Torrskärning med tunt belagda skär kan förlänga livslängden med upp till 40 procent, varför fysiska beläggningar ofta används för att belägga runda verktyg och frässkär. PVD-beläggningar tenderar att appliceras tunnare än kemiska beläggningar och binder starkare till konturen. Dessutom kan PVD-beläggningar avsättas på hårdmetall vid mycket lägre temperaturer, så de används mer för mycket vassa kanter och stora positiva fräs- och svarvverktyg.
Även om beläggningsmaterialet är titannitrid, står det för 80 procent av alla belagda verktyg. När det gäller torrkapning med hög hastighet är den bästa PVD-beläggningen dock titan-aluminiumnitrid (TiAlN), som överträffar titannitrid med en faktor fyra vid kontinuerlig skärning vid hög temperatur, till exempel vid höghastighetssvarvning. TiAlN-beläggning överträffar även andra beläggningar för verktyg under högre termiska påfrestningar. Såsom torrfräsning och djuphålsborrning av hål med liten diameter där skärvätskor är svåra att nå
TiAlN är hårdare än TiN vid skärtemperaturer och är termiskt stabilt. PVD-beläggningar drar fördel av sin motståndskraft mot kemiskt slitage. Den har en hårdhet på upp till 3500 grader Vickers och dess driftstemperatur är upp till 1470 grader F. Materialforskare spekulerar i att dessa egenskaper kan tillskrivas amorfa aluminiumoxidfilmer, som bildas vid gränssnittet mellan chip och verktyg när en del av aluminiumet i beläggningsytan oxiderar vid höga temperaturer.
Ultratunna flerskikts PVD-beläggningar valdes medvetet ut för denna studie, och deponeringsprocessen producerar beläggningar som består av hundratals skikt, vart och ett bara några nanometer tjockt. Avsättningen av allmänna PVD-beläggningar är endast några mikrometer tjocka beläggningar.
Även om PVD-beläggning har många fördelar, är CVD-beläggning fortfarande mer populär för bearbetning av de flesta järnmetaller. I CVD-processen hjälper den högre deponeringstemperaturen till att förbättra bindningsstyrkan och tillåter en högre kobolthalt i matrisen, så att skäreggens seghet blir god och förmågan att motstå plastisk deformation förbättras. På grund av CVD-beläggningsförhållandet
CVD är processen att avsätta ett användbart lager av aluminiumoxid på verktyget, den mest värme- och oxidationsbeständiga beläggningen som är känd. Aluminiumoxid är en dålig ledare, den isolerar verktyget från värmen som genereras av skärdeformation och främjar värmeflödet in i chipet. Detta är ett utmärkt CVD-beläggningsmaterial främst för hårdmetallsvarvverktyg som används vid torrskärning. Det skyddar också underlaget under höghastighetsskärning och är den bästa antinötnings- och kraterslitagebeläggningen.
Belagda skär har längre livslängd och är mer stabila vid torr fräsning än våt fräsning. Högre skärhastigheter ökar skärtemperaturen ytterligare. Till exempel kan torrbearbetning av gjutjärn med en skärhastighet på 14,000 rpm och 1 575 tum/min värma skärzonen framför verktyget till 600 grader till 700 grader . Metallborttagningshastigheten liknar fräsning av aluminium, medan de resulterande temperaturerna är högre på gjutjärn än på konventionella verktyg.
Urval av cermets, keramik, CBN, PCD
Högre skärhastigheter kräver mer slitstarka verktygsmaterial och högre termisk hårdhet. Cermets, kubisk bornitrid och två keramer som lämpar sig för finbearbetningsbehov - aluminiumoxid och kiselnitrid (den moderna termen "keramik" inkluderar både aluminiumoxid och kiselnitrid, i motsats till att bara hänvisa till aluminiumoxid tidigare.), de applikationer blir mer och mer populära. Polykristallin diamant är ett annat verktygsmaterial som används i torrskärningssituationer. I alla dessa material har de högre rödhårdhet och slitstyrka, avvägningen är större sprödhet.