Influence of the microstructure of tool coatings based on Ti and Al on the blunting process during chipboard processing

• Autorzy: Czarniak Paweł , Szymanowski Karol , Panjan Peter

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0014.7356

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Influence of the microstructure of tool coatings based on Ti and Al on the blunting process during chipboard processing.This work concerns three different tool coatings containing Ti and Al. i.e. TiN, AlTiN, TiAlSiN applied to cutting tools used in the machining of wood materials. In the case of the AlTiN coating, a multilayer structure with alternately arranged AlTiN and TiN nano-layers was used. The above coatings were applied to standard replaceable knives used for CNC milling heads made of WC-Co cemented carbide. The deposition process was carried out using the RF Magnetron Sputtering method. During the measurement on a workshop microscope, the VBmax index measured on the clearance face was adopted as the wear criterion. The research proved a very good behaviour of the TiN/AlTiN multilayer coating, for which the longest average service life which was recorded exceeded the results obtained for the reference tool by about 30%. The addition of silicon, which was supposed to increase the abrasion resistance, only did not improve the durability of the blade, it actually worsened it by 6%. In addition, the coating, which has been widely used in the machine industry for a very long time, i.e. TiN, did not extend the tool life significantly (+ 7%).

PL

Wpływ mikrostruktury powłok narzędziowych opartych na Ti oraz Al na proces tępienia podczas obróbki płyty wiórowej. Praca dotyczy trzech różnych powłok narzędziowych zawierających Ti oraz Al. tj. TiN, AlTiN, TiAlSiN naniesionych na narzędzia skrawające używane podczas obróbki materiałów drzewnych. W przypadku powłoki TiN/AlTiN zastosowano strukturę wielowarstwową z naprzemiennie ułożonymi warstwami AlTiN oraz TiN. Powyższe powłoki zostały naniesione na standardowe wymienne noże stosowane do głowic frezarskich na maszynach CNC wykonane z węglika spiekanego WC-Co. Proces nanoszenia został zrealizowany przy użyciu metody RF Magnetron Sputtering. Podczas pomiaru na mikroskopie warsztatowym za kryterium zużycia przyjęto wskaźnik VBmax mierzony na powierzchni przyłożenia. Jako kryterium stępienia przyjęto wartość 0,2 mm. Badania dowiodły bardzo dobrego zachowania się powłoki wielowarstwowej AlTiN w przypadku której zanotowano najdłuższy średni okres trwałości przewyższający wyniki uzyskane dla narzędzia referencyjnego o ok 30%. Dodatek krzemu, który w założeniach miał zwiększyć odporność na ścieranie nie poprawił trwałości ostrza a wręcz ją pogorszył o ok 6%. Ponadto powłoka, która jest od bardzo dawna jest powszechnie stosowana w przemyśle maszynowym czyli TiN nie wydłużyła czasu pracy narzędzia w istotny sposób (+7%).

Słowa kluczowe

EN

PVD; tool coatings; Al; Ti; Si; tool durability

• Wydawca: Wydawnictwo Szkoły Głównej Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie
• Czasopismo: Annals of Warsaw University of Life Sciences - SGGW. Forestry and Wood Technology
• Rocznik: 2020
• Tom: No. 112
• Strony: 54--59
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys.

Twórcy

autor

Czarniak Paweł

• Department of Mechanical Processing of Wood, Warsaw University of Life Sciences – SGGW

autor

Szymanowski Karol

• Department of Mechanical Processing of Wood, Warsaw University of Life Sciences – SGGW

autor

Panjan Peter

• Josef Stefan Institute, Ljubliana, Slovenia

Bibliografia

• 1. BENLATRECHEA Y., NOUVEAU C., MARCHAL R., FERREIRA MARTINSJ.P., AKNOUCHE H,. 2009: Applications of CrAlN ternary system in woodmachining of medium density fibreboard (MDF), Wear 2009 (267): 1056–1061.
• 2. CZARNIAK P., SZYMANOWSKI K., PANJAN P., 2020: Characteristic of the wearof a tool coating based on amorphous carbon during chipboard milling, Annals ofWULS - SGGW. Forestry and Wood Technology 2020 (111): 53-59.
• 3. KOT M., RAKOWSKI W.A., MAJOR Ł., MAJOR R., MORGIEL, J. 2008: Effectof bilayer period on properties of Cr/CrN multilayer coatings produced by laserablation, Surf. Coat.Technol. 2008 (202): 3501–3506.
• 4. MILETIĆ A., PANJAN P ŠKORIĆ B ČEKADA M DRAŽIČ G KOVAČ J. 2014:Microstructure and mechanical properties of nanostructured Ti–Al–Si–N coatingsdeposited by magnetron sputtering,. Surface and Coatings Technology. 2014 (241):105–111.
• 5. NOUVEAU C., LABIDI C., FERREIRA MARTIN J.P., COLLET R., DJOUADIA. 2007: Application of CrAlN coatings on carbide substrates in routing of MDF,Wear 2007 (263): 1291-1299.
• 6. PANJAN M., KLANJŠEK., GUNDE M., PANJAN P., ČEKADA M. 2014:Designing the color of AlTiN hard coating through interference effect. Surface andCoatings Technology. 2014 (254): 65–72.
• 7. VETTER J. 2014: 60 years of DLC coatings: Historical highlights and technicalreview of cathodic arc processes to synthesize various DLC types, and their evolutionfor industrial applications, Surface and Coatings Technology 2014: (257).
• 8. WARCHOLINSKI B., GILEWICZ A. 2011: Multilayer coatings on tools forwoodworking, Wear 2011 (271): 2812–2820.
• 9. Werkzeug Technik. Nanostructured Coatings for High Performance Tools. DieDeutsche Fachzeitschrift der Schneidwerkzeuge und Meßte No 77, 2003.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).