Powłoki narzędziowe

Powłoki — niewidzialna tarcza narzędzia

Niepokryte narzędzie węglikowe pracujące w stali żyje X minut. To samo narzędzie z odpowiednią powłoką żyje 2–10X. Powłoka to cienka warstwa (2–20 µm) niezwykle twardego materiału nanosioneego na powierzchnię narzędzia. Chroni przed zużyciem, ciepłem i adhezją (przywieraniem materiału obrabianego).

CVD — Chemical Vapor Deposition

Nanoszenie chemiczne z fazy gazowej. Temperatura procesu: 900–1050°C. Grubość: 5–20 µm (grubsze warstwy). Typowe powłoki CVD: TiN (złota — klasyka, dobra widoczność zużycia), TiCN (twarda, odporna na ścieranie), Al₂O₃ (bariera termiczna — izoluje krawędź od ciepła, kluczowa przy toczeniu stali z wysokimi Vc). Nowoczesne płytki CVD mają układ wielowarstwowy: TiN + TiCN + Al₂O₃ + TiN (każda warstwa pełni inną funkcję). Zalety: grube, twarde, doskonała ochrona termiczna. Wady: wysoka temperatura procesu zaokrągla krawędź (mniej ostre), napięcia rozciągające (micro-cracks). Zastosowanie: przede wszystkim toczenie (ciągłe, stabilne obciążenie).

PVD — Physical Vapor Deposition

Nanoszenie fizyczne (napylanie, łuk elektryczny). Temperatura: 400–600°C (niższa = zachowanie ostrej krawędzi). Grubość: 1–5 µm (cieńsze, ale twarde). Typowe powłoki PVD: TiN (uniwersalna), TiAlN (doskonała odporność termiczna — standard w frezowaniu), AlCrN (najwyższa odporność na utlenianie — do obróbki na sucho), nACo® (TiAlN nanokompozytowa) — twardość do 45 GPa, do trudnoskrawalnych. Zalety: ostra krawędź (niska temperatura procesu), napięcia ściskające (brak mikropęknięć), cienka warstwa (idealnie na zębate geometrie frezów). Zastosowanie: frezowanie, wiercenie, gwintowanie, obróbka przerywana.

Nowe generacje

Powłoki nanowarstwowe: setki naprzemiennych warstw (np. TiAlN/TiN) o grubości 5–50 nm każda — twardość + odporność na pęknięcia (pęknięcie zatrzymuje się na granicy warstw). Powłoki z krzemem (Si): TiSiN, AlTiSiN — tworzą warstwę SiO₂ na powierzchni w temperaturze skrawania, dodatkowa ochrona. Post-coating treatment: polerowanie powłoki, mikropiaskowanie — zmniejsza tarcie, poprawia spływ wióra. Powłoka to najtanszy sposób na wydłużenie żywotności narzędzia — różnica w cenie płytki pokrytej i niepokrytej: 10–30%, różnica w żywotności: 200–1000%.