Tendencias en la tecnología de recubrimiento de herramientas

- Dec 20, 2017-

El primer mercado para explorar es el mercado de revestimiento de herramientas. La mejora de la vida útil de la herramienta es el resultado de varias funcionalidades mejoradas, según el uso de la herramienta. La dureza, la resistencia a la temperatura y el contacto entre la herramienta y el material que debe cortarse o formarse pueden verse influidos positivamente. En algunos casos, las herramientas recubiertas pueden realizar una vida útil de la herramienta diez veces más larga que las herramientas sin recubrimiento. Una tendencia importante que está influyendo en los recubrimientos de herramientas es el corte de materiales ligeros. En la industria automotriz, se eligen materiales ligeros debido a un menor consumo de combustible y menos emisiones de CO 2. Como resultado, los materiales tales como el aluminio, el magnesio y los plásticos reforzados con carbono están ganando importancia. Además del peso reducido, estos materiales tienen una cosa en común: tienden a adherirse a la herramienta de corte, lo que reduce la vida útil de la herramienta. Esta tendencia ha estimulado el desarrollo del recubrimiento de DLC, que es un recubrimiento de carbono similar al diamante libre de hidrógeno con un bajo coeficiente de fricción.


Aplicaciones tribológicas cruzadas

Es un ejemplo práctico de un desarrollo de cruce originado de la tribología y aplicado en el mercado de revestimiento de herramientas. En aplicaciones tribológicas, este recubrimiento de carbono como diamante (DLC) sin hidrógeno se usa para reducir el desgaste y la fricción. Aplicados a la industria de herramientas, los recubrimientos DLC han demostrado ser extremadamente adecuados para cortar metales ligeros y plásticos reforzados con fibra que tienden a adherirse a la herramienta. Un recubrimiento ta-C para herramientas es mucho más delgado con un grosor de capa típico de 0,5 μm. Con el recubrimiento DLC, la vida útil de la herramienta puede aumentar significativamente. Los recubrimientos se depositan con tecnología de deposición de arco con cátodos de arco de forma circular, lo que garantiza una fuerte adhesión del revestimiento.


Eficiencia de costo

En cada industria, la eficiencia de costos es un factor determinante que requiere atención constante. La industria de herramientas no es una excepción. El costo de los revestimientos de herramientas es solo una pequeña parte del costo total de una herramienta, pero debido a que el proceso de recubrimiento se coloca al final de la línea de producción, es muy importante que el recubrimiento sea de alta calidad. Por lo tanto, en el recubrimiento de herramientas, la confiabilidad es un factor tan importante como los costos. Con el desarrollo de una nueva tecnología de arco circular para el depósito de recubrimientos de nitruro, las empresas se centrarán en hacer que muchos factores de costo de propiedad sean más eficientes que nunca. Las características serán breves tiempos de lote, alta eficiencia del objetivo y revestimientos uniformes que requieren un mínimo de tratamiento posterior. Se está produciendo un cambio en los revestimientos de referencia ahora que la tecnología probada se ha ampliado con un revestimiento de AlCrN altamente funcional para las placas utilizadas en el corte de engranajes.


Sostenibilidad

La conciencia de los métodos de producción sostenibles se vuelve cada vez más común, también en la industria de herramientas y campos relacionados a lo largo de la cadena de suministro. Los factores importantes aquí son la futura escasez de materias primas, el consumo de energía, la energía renovable, la toxicidad de los materiales y el reciclaje en los círculos biológicos o industriales. En la industria de herramientas, algunas respuestas a estos desafíos se encuentran en velocidades de avance y velocidad de herramienta más altas. Algunas herramientas recubiertas pueden lograr no solo longitudes de corte más largas, también una mayor profundidad de corte por contacto, ahorrando tiempo y energía en el camino. La velocidad de alimentación de los metros por minuto es decisiva. Otra tendencia impulsada por la sostenibilidad y la rentabilidad es un menor uso de líquidos refrigerantes. El corte en seco o la lubricación de cantidad mínima (MQL) son tendencias, lo que conduce a un aumento de la temperatura de los filos de la herramienta y, por lo tanto, a una necesidad de una resistencia a la oxidación mejorada.


Resistencia a la temperatura

Las tendencias en la industria de herramientas están relacionadas. Las tendencias de eficiencia de costos y conciencia ambiental llevan a un menor uso de fluidos de enfriamiento, lo que a su vez conduce a temperaturas más altas durante el corte. La industria responde con una selección diferente de materiales de componentes y revestimientos que pueden soportar las altas temperaturas. Los materiales componentes tales como las aleaciones de titanio (Ti) y níquel (Ni) son difíciles de cortar debido a su tendencia a la adherencia y dureza, pero el recubrimiento ta-C no traerá ninguna solución aquí debido a su temperatura operativa máxima de alrededor de 500 ° C. Los recubrimientos de nitruro son, por lo tanto, una mejor solución. Pueden funcionar a niveles de temperatura de funcionamiento de hasta 1100 ° C o incluso 1500 ° C (Tabla 1). El desarrollo dirigido a la aplicación se ha realizado para adaptar los recubrimientos hechos con tecnología de arco circular a aplicaciones específicas, como el fresado de alta velocidad y el acabado de desbaste. Para cortar titanio, el recubrimiento de TiAlN producido con tecnología de arco circular específico puede dar excelentes resultados. Además, hay desarrollos relacionados con revestimientos de nanocompuestos que contienen silicio y AlTiN de ajuste fino para aplicaciones específicas.


Conclusión

Las tendencias en los mercados de herramientas, tribológicos y decorativos brindan muchas oportunidades para la tecnología de recubrimiento PVD y PACVD. Los equipos de fabricantes de equipos de recubrimiento, universidades y la industria realizan una gran cantidad de investigación y desarrollo para mejorar y optimizar los revestimientos. Se debe prestar especial atención a los cruces entre diferentes mercados. Las experiencias de una aplicación pueden brindar una gran cantidad de información para el desarrollo adicional de tecnologías y soluciones de recubrimiento para otra aplicación, a veces en un mercado completamente diferente. Los crossovers pueden acelerar los desarrollos de manera significativa.