Właściwości użytkowe płytek skrawających z węglików spiekanych z nanostrukturalnymi powłokami zawierającymi azotki CrN i TiAlN naniesionymi łukową metodą PVD

• Autorzy: Czechowski K. , Wronska I. , Pelczar P. , Fedaczyński A.

Warianty tytułu

EN

The functional properties of cutting inserts of sintered carbides with nanostructural coatings containing CrN and TiAlN nitrides deposited using the arc-PVD method

• Konferencja: Inżynieria Powierzchni, INPO 2008 ( VII; 02-05.12.2008; Wisła-Jawornik, Polska)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Zamieszczono wyniki badań nanostrukturalnych powłok azotkowych nanoszonych łukowo-plazmową metodą PVD na płytki skrawające z węglików spiekanych w Instytucie Zaawansowanych Technologii Wytwarzania w Krakowie. Stosowane były powłoki na bazie azotków chromu i azotków niektórych metali, takich jak np. aluminium i tytan. Przedstawiono struktury ww. powłok, z uwzględnieniem ich wielowarstwowej budowy w skali mikro i nano; struktury badano za pomocą elektronowego mikroskopu skaningowego. Omówiono wybrane właściwości geometryczne i fizyczne powłok. Z uwagi na to, że płytki skrawające z węglików spiekanych będące przedmiotem badań przeznaczone są do zastosowań przemysłowych, w szczególności dokonano analizy wpływu nanostrukturalnych powłok na zużywanie się ostrzy płytek i gładkość powierzchni obrobionej. Próby trwałościowe prowadzono w warunkach obróbki toczeniem stali narzędziowej stopowej do pracy na zimno o podwyższonej twardości. Wyniki badań wskazują na korzystny wpływ nanostrukturalnych powłok na trwałość ostrzy płytek skrawających z węglików spiekanych; z badanych płytek do toczenia stali narzędziowej stopowej o twardości 50š2 HRC dedykowane mogą być płytki skrawające z powłoką nanostrukturalną TiAlN/12x(TiAlN/TiN).

EN

The results reported are on selected nanostructural nitride coatings deposited by the arc-plasma PVD method on cutting inserts of sintered carbides at the Institute of Advanced Manufacturing Technology in Kraków. The deposited coatings were based on nitrides of chromium and nitrides of some metals, such as e.g.: aluminium and titanium. The coatings were examined using the scanning electron microscope; their structures are presented and the multilayer architecture in micro and nano-scale is revealed. The coatings chosen physical properties and geometrical features are described. The cutting inserts of sintered carbides, which are the subject of investigations, are designed for industrial applications; because of that a special emphasis was put on the analysis of the influence of nanostructural coatings on the ceramic inserts cutting edges wears and on the workpiece surface finish. The tool lives tests were performed in the conditions of turning of the coldwork tool steel of increased hardness. The cutting tests results indicate that the nanostructural coatings have the beneficial influence on the tool lives of the tested cutting inserts of sintered carbides; from the tested inserts to turning of the cold-work tool steel of 50š2 HRC hardness the cutting inserts with the nanostructural TiAlN/12x(TiAlN/TiN) coating can be assigned.

Słowa kluczowe

PL

łukowa metoda PVD; właściwości płytek skrawających; nanostrukturalne powłoki azotkowe

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2008
• Tom: Vol. 29, nr 6
• Strony: 724--727
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Czechowski K.

autor

Wronska I.

autor

Pelczar P.

autor

Fedaczyński A.

• Instytut Zaawansowanych Technologii Wytwarzania w Krakowie,

Bibliografia

• [1] Panckow A.N., Steffenhagen J., Wegener B., Dubner L., Lierath F.: Application of a novel vacuum-arc ion-plating technology for the design of advanced wear resistant coatings. Surf. Coat. Technol. 138 (2001) 71- 73.
• [2] BALZERS: Przyszłość to NANO. Materiały informacyjne (2005).
• [3] Czechowski K., Pofelska-Filip I., Królicka B., Szlosek P., Smuk B., Wszołek J., Kurleto A., Kasina J.: Effect of nitride nanoscale multilayer coatings on functional properties of composite ceramic cutting inserts. Bulletin of the Polish Academy of Sciences, Technical Sciences 53 4 (2005) 425-431.
• [4] Czechowski K., Pofelska-Filip I., Szlosek P., Królicka B., Wszołek J.: Kształtowanie właściwości użytkowych płytek skrawających z ceramiki tlenkowo-węglikowej za pomocą nanostrukturalnych powłok naniesionych metodą PVD. Inżynieria Materiałowa 5 (2006) 913-916.
• [5] Czechowski K., Fedaczyński A., Pofelska-Filip I., Wszołek J.: „Powłoki nanostrukturalne wielowarstwowe na ostrza narzędzi z materiałów ceramicznych”. Obróbka skrawaniem – wysoka produktywność. Szkoła Ob.- róbki Skrawaniem, seria nr 1, 94–101. Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej. Wrocław, (2007).
• [6] Biest O. V., Vleugels J.: Perspectives of the development of ceramic composites for cutting tool applications. Key Engineering Materials 206- 213 (2002) 955-960.
• [7] Czechowski K., Pofelska-Filip I., Szlosek P., Zbrowski A.: Rozwój technologii nanoszenia mikro i nano-wielowarstwowych powłok PVD. Prace IZTW, Sprawozdania, Kraków, (2005-2006)
• [8] Leyland A., Matthews A.: Optimization of nanostructured tribological coatings. Nanostructured Coatings, ed. Cavaleiro A., De Hosson J. Th. M., Springer, N. York, (2006), 511-538.
• [9] Hovsepian P. Eh., Münz W. D.: Synthesis, structure and applications of nanoscale multilayer/superlattice structured PVD coatings. Nanostructured Coatings, ed. Cavaleiro A., De Hosson J.Th.M., Springer, N.York, (2006), 555-643.
• [10] Abadias G., Michel A., Tromas C., Jaouen C., Dub S. N.: Stress, interfacial effects and mechanical properties of nanoscale multilayered coatings. Surf. Coat. Technol. 202 (2007) 844-853.
• [11] Hultman L.: Synthesis, structure and properties of superhard superlattice coatings, Nanostructured Coatings, ed. Cavaleiro A., De Hosson J. Th. M., Springer, N. York, (2006) 539-554.
• [12] Settineri L., Faga M. G., Gautier G., Perucca M.: Evaluation of wear resistance of AlSiTiN and AlSiCrN nanocomposite coatings for cutting tools. CIRP Annals 57 (2008) 575-578.
• [13] Chang C. L., Chen W., Tsai P.: Characteristics and performance of TiSiN/TiAlN multilayers coating synthesized by cathodic arc plasma evaporation. Surf. Coat. Technol. 202 (2007) 987-992.
• [14] Fontalvo G. A., Terziyska V., Mitterer C.: High-temperature tribological behavior of sputtered NbNx thin films. Surf. Coat. Technol. 202 (2007) 1017-1022.
• [15] Pulugurtha S. R., Bhat D. G., Gordon M. H., Schultz J., Staia M., Joshi S. V: Mechanical and tribological properties of compositionally gradem CrAlN films deposited by AC reactive magnetron sputtering. Surf. Coat. Technol. 202 (2007) 1160-1166.
• [16] Bouzakis K. D., Gerardis S., Katirtzouglou G., Lili E.: Increasing tools life by adjusting the milling cutting conditions according to PVD films properties. CIRP Annals 57 (2008) 105-108.
• [17] Chung C. J., Lin H. I., He J. L.: Antimicrobial efficacy of photocatalytic TiO2 coatings prepared by arc ion plating. Surf. Coat. Technol. 202 (2007) 1302-1307.
• [18] Klocke F., Schroeder T., Bouzakis E., Klein A.: Manipulation of coating and subsurface properties in reconditioning of WC-Co carbide cutting tools. Surf. Coat. Technol. 202 (2007) 1194-1198.
• [19] Koshy R. A., Graham M. E., Marks L. D.: Synthesis and characterization of CrN/Mo2N multilayers and phases of molybdenum nitride. Surf. Coat. Technol. 202 (2007) 1123-1128.
• [20] Drobniewski J.: Firma Walter poszerza ofertę materiałów skrawających - od dużej prędkości do zaawansowanego skrawania. Mechanik 7, (2008) 612-613.
• [21] Eichler J. W., Matthews A., Leyland A., Doll G. L.: The influence of coatings on the oil-out performance of rolling bearings. Surf. Coat. Technol. 202 (2007) 1073-1077.
• [22] Wronska I., Czechowski K., Fedaczyński A., Pelczar P.: Kształtowanie na narzędziach i częściach maszyn nanostrukturalnych powłok PVD dedykowanych do konkretnych zastosowań. Prace IZTW, Sprawozdania, Kraków (2007-2008).