難怪你的銑刀不耐用,來看看刀具塗層的作用與性能優化

金屬切削必須滿足對生產率和加工速度不斷提高的要求。加工過程中的摩擦，工件和銑刀磨損是導致生產率下降的主要原因。根據德國摩擦學會的報告，在工業化國家中，僅由摩擦和磨損造成的損失每年就佔社會產值的5％。

塗層可以改善刀具的摩擦和磨損性能，因此在切削中必不可少。多年來，表面處理技術提供商一直在開發定製化的塗層解決方案，以提高工具的耐磨性，加工效率和使用壽命。獨特的挑戰來自對以下四個要素的關注和優化：刀具表面的塗前和塗後處理； 塗層的料； 塗層的結構； 塗裝刀具的綜合加工技術。

工具磨損的來源

在切削過程中，刀具和工件材料之間的接觸區域會出現一些磨損機理。例如，切屑和切削麵之間的結合磨損，工件材料中的硬點引起的刀具的磨料磨損以及摩擦化學反應（由機械作用和高溫引起的材料化學反應）引起的磨損。由於這些摩擦應力會降低刀具的切削力並縮短刀具的使用壽命，因此它們主要影響刀具的加工效率。

表面塗層可以減少摩擦的影響。同時，工具基礎材料可以支撐塗層並吸收機械應力。摩擦系統性能的提高不僅可以提高生產率，而且可以節省材料並減少能耗。

塗層如何降低加工成本

在生產周期中，刀具壽命是重要的成本因素。其中，刀具壽命可以理解為工具機在需要維護之前可以一直不斷地加工的時長。刀具壽命越長，由於生產中斷而導致的成本就越低，工具機的維護工作量也就越少。

即使在高切削溫度的情況下，塗層的使用也可以延長工具的壽命，從而大大降低了加工成本。此外，塗層還可減少對潤滑劑的需求。這不僅降低了材料成本，而且還有助於保護環境。

塗前和塗後處理對生產率的影響

在現代切削加工中，刀具必須承受高壓（> 2GPa），高溫和持續的熱應力。在塗覆刀具之前和塗層之後，必須對其進行相應的處理。

在塗層前，可以使用各種預處理方法為隨後的塗層過程做準備，同時顯著提高塗層的附著力。通過與塗層的共同作用，對刀具切削刃還可以提高切削速度和進給速度，並延長刀具的使用壽命。

塗層後處理在優化刀具方面也起著決定性的作用，尤其是防止形成積屑瘤而可能會導致過早磨損。

塗層注意事項和選擇

對塗層性能的要求可能完全不同。在切削過程中切削刃溫度非常高的加工條件下，塗層的耐熱性變得極為重要。人們期望現代塗層材料還應具有以下特徵：通過納米結構層的設計得到微觀韌性（可塑性），出色的高溫性能，抗氧化性，高硬度。

對於高效刀具，最優化的塗層附著力和殘餘應力的合理分布是兩個決定性因素。首先，需要考慮基礎材料和塗層材料之間的相互作用。其次，塗層材料和加工材料之間的親和力應儘可能小。通過採用適當的刀具幾何形狀並對塗層拋光，可以大大降低塗層與工件之間粘結的可能性。

除了塗層材料的化學成分外，塗層結構的變化還將顯著改變塗層的性能。不同的工具性能取決於塗層微觀結構中各種元素的分布。