Tribotechnické listy

 

 

CVD povlaky - cesta pro zvýšení produktivity a snížení provozních nákladů

TriboTechnika 2/2008
Standardní technologie nanášení vysocevýkonných CVD (Chemical Vapour Deposition) povlaků se provádí při teplotách 950 - 1 000 °C. Na povrch nástrojů je nanášen povlak TiCN sendvičového typu o celkové tloušťce 8 - 10 μm.

 

Nástroje povlakované touto technologií nabízí řádově vyšší životnost, stabilizují výrobní procesy na vysoké úrovni, zvyšují produktivitu práce a snižují náklady na výrobu. Použití CVD povlaků má výrazný ekonomický přínos v kovovýrobě, zejména pro případy objemového tváření za studena, lisování, hlubokého tažení, ohýbání a při aplikaci na řezné a střižné nástroje.

 

Povlaky na bázi CVD jsou používány pro nejnáročnější aplikace při práci za studena a za poloohřevu. Aplikační možnosti povlaků tohoto typu jsou velmi široké. Ať už se to týká nástrojů pro zpracovávání těžkotvařitelných materiálů, nástrojů pro vysocenamáhané aplikace při lisování nebo objemovém tváření nebo při výrobě strojních dílů s klasických ocelových materiálů. CVD povlaky se vyznačují svou univerzálností, trvanlivostí, spolehlivostí ve výrobním procesu a možností použití za vysokého namáhání.

 

Aplikace CVD povlaků je možná jak na nástroje ze slinutých karbidů, tak na nástroje z rychlořezných a speciálních nástrojových ocelí. Vzhledem k povlakovacím teplotám je nezbytné ocelové nástroje po povlakování zušlechtit na požadovanou tvrdost. V průběhu zušlechťování dochází k rozměrovým změnám v souvislosti s martenzitickou transformací. Je tedy potřeba rozměry nástrojů korigovat tak, aby po povlakování bylo dosaženo požadovaných rozměrů. Velmi dobrých výsledků je dosahováno při povlakování nástrojů vyrobených z práškových rychlořezných ocelí. Při povlakování nástrojů z práškových ocelí lze dosáhnout podstatně lepších rozměrových přesností.

 

Povlak připravovaný CVD technologií je homogenní s konstantní tloušťkou na celém povrchu povlakovaných nástrojů, tedy i v průchozích i neprůchozích otvorech. Experimentálně bylo prokázáno, že rozdíl tloušťky povlaku mezi vnějším povrchem a vnitřním otvorem je max. 1 μm. Tolerance tloušťky jednotlivých vrstev a nově vyvinutý způsob nanášení sendvičových povlaků, včetně konečné povrchové úpravy, dovolují extrémní zlepšení vlastností základního materiálu nástroje. Základní vlastnosti CVD povlaků nanášených ve VÚHŽ jsou uvedeny v tabulce 1.

 

Jednou z charakteristických vlastností CVD povlaků je speciálně navržený technologický postup, který mimořádně zlepšuje tribologické vlastnosti povlaku. Tato technologie nanášení spočívá jednak v předpřípravě materiálu a vlastní technologii povlakování. Vysoká výkonnost je dosažená díky postupu vyvinutému ve VÚHŽ.

 

Novinkou vyvinutou ve VÚHŽ je nanášení multipovlaků, kdy na základní tvrdý abrazivně odolný CVD povlak je nanášena kluzný povlak. Tato kombinace umožňuje povlakovat nástroje pro hluboké tažení s vysokými nároky na abrazivní odolnost v kombinaci s požadavkem na nízký koeficient tření. Pro tyto aplikace jsou povlaky CVD leštěné ještě před nanášením kluzné vrstvy.

 

Povlaky na bázi CVD mohou být s výhodou nanášeny na lisovací nástroje, matrice pro stříhání, lisování a ražení, nástroje pro tváření trubek, protahovací matrice apod. Vysoká mikrotvrdost a struktura CVD povlaku znamená výjimečnou ochranu proti abrazi (proti obrušování). Zvyšuje odolnost střižných hran a činných ploch protahovacích nástrojů proti abrazivnímu opotřebení. CVD povlak má ve své struktuře mikropóry které zadržují mazací emulze což přispívá k lepšímu mazání nástroje po celou dobu pracovního procesu.

 

Vysoká tepelná a chemická stálost CVD povlaků umožňuje nasazení povlakovaných nástrojů i do chemicky agresivního prostředí a do prostředí se zvýšenou pracovní teplotou.

 

Tvářecí a razicí nástroje povlakované CVD technologií mají 5 - 10 x vyšší životnost než nástroje nepovlakované. Vliv CVD povlaků na životnost průstřižníků je uvedena na obr. 1. V mnoha případech je výroba vybraných pevnostních dílů automobilů možná jen za předpokladu povlakování nástrojů CVD technologií. Povlakování ocelových nástrojů CVD je v mnoha případech efektivní náhrada za tvrdokovové nástroje. Povlakovaný ocelový nástroj má přitom vyšší houževnatost ve srovnání s tvrdokovovým nástrojem.

 

Doporučené aplikace :

  • Objemové tváření za studena
  • Lisování plechů (lisovací a tvarovací nástroje)
  • Nástroje pro hluboké tažení.
  • Protlačovací nástroje
  • Průstřižníky, střižníky, střižné matrice
  • Ohýbací nástroje
  • Tažné matrice
  • Kalibrační nástroje

 

Základní efekty spojené s aplikací CVD povlaků :

  • Vyšší využití strojního času
  • Snížení výrobních nákladů na jednotku produkce.
  • Zvýšení životnosti nástrojů s CVD povlakem 5 - 15 x ve srovnání s nepovlakovaným stavem
  • Zamezení nalepování zpracovávaného materiálu na povrch nástroje
  • Zlepšení kluzných vlastností -snížení koeficientu tření na styku zpracovávaného kovu s nástrojem.
  • Čisté střihy - snížení pracnosti při dokončování výrobků
  • Snížení střižné a lisovací síly.

 

Závěr

Výhody CVD povlaků je možné uplatnit zejména ve velkosériové výrobě, v široké oblasti nástrojů používaných pro výrobu komponentů v automobilovém průmyslu, části domácích spotřebičů pro výrobce spojovacích součástí, ložisek a pod. Ve všech těchto oblastech, ale nejen v nich dochází díky využití vlastností CVD povlaků ke značnému zvýšení produktivity a snížení jednotkových provozních nákladů. Předností CVD povlaků lze plně využít zejména v hromadné výrobě, kdy výrobní ztráty způsobené výměnou nástrojů a následným seřízením strojů jsou limitujícím parametrem.

Text: Ing. Slavomír Hořejš, CSc.

e-mail.: horejs@vuhz.cz

Späť

TriboTechnika 4/2019

TriboTechnika_4_2019 by TechPark Vydavatelstvo on Scribd