Efektywność powłok nanowarstwowych przy wierceniu otworów przelotowych w blachach ze stopów nieżelaznych
The effectiveness of nanolayer coatings when drilling through holes in the plates of un-ferrous alloys
Mechanik nr 08/09/2015 - Wersje autorskie artykułów z IX Konferencji Szkoły Obróbki Skrawaniem zamieszczone na płycie CD
STRESZCZENIE: Omówiono efekty wiercenia otworów przelotowych w blachach z siluminu AC-AlSi9Cu3(Fe) oraz mosiądzu CuZn39Pb3. Zastosowano wiertła NWKa o średnicy ⌀6 mm ze stali szybkotnącej i powlekane nanowarstwową powłoką PVD składającą się z 40 kolejno ułożonych bloków zawierających po cztery warstwy nanometryczne. Testy wykonano na 5-osiowym centrum frezarskim DMU 70 przy prędkości skrawania ok. 75 m/min i posuwie 0,06 mm/obr (warunki chłodzenia strefy obróbki: sprężone powietrze). Przeprowadzono ocenę zadziorów na wyjściu wierteł z otworów, obliczono wskaźniki strefy tworzenia wióra, określono postać i intensywność zużycia ostrzy oraz parametry chropowatości powierzchni. Wiertła powlekane wykazały zdecydowaną przewagę nad wiertłami bez powłok. Ich zastosowanie ograniczyło powstawanie zadziorów, które miały znacznie mniejsze wymiary i bardziej korzystną postać. Na podstawie obliczeń zarejestrowano wzrost kąta ścinania oraz zmniejszenie współczynników zgrubienia wióra i tarcia. Intensywność zużycia wierteł z powłokami zwiększyła się (w porównaniu z wiertłami niepowlekanymi) ok. 2,5-krotnie w przypadku obróbki siluminu AC-AlSi9Cu3(Fe) i 1,8-krotnie w przypadku obróbki mosiądzu CuZn39Pb3.
SŁOWA KLUCZOWE: powłoki nanowarstwowe, wiercenie, stopy nieżelazne
ABSTRACT: The paper presents the results of drilling of holes in plates of AC-AlSi9Cu3 (Fe) silumin and CuZn39Pb3 brass. NWKa drills of high speed steel of 6 mm diameter were used as well as coated with the nanolayer coating PVD. The total PVD coating consists of 40 sequentially stacked blocks, each of which has four nanolayers. Tests were realized using 5-axis machining center DMU 70 with cutting speed of ~75 m/min and feed rate of 0.06 mm/rev. The pressured air was used for cooling. Some drilling process factors were investigated, such as burrs, parameters of cutting zone, shape and wear rate od drilla and surface roughness. Coated drills showed the clear advantage compared with uncoated drills. There are no burrs when using coated drills, or burrs have much smaller dimensions and a more useful shape. On the basis of calculations the increase the shear angle and a decrease in the chip compression ratio and the coefficient of friction were registered. The wear rate of the coated drills for AC-AlSi9Cu3 (Fe) silumin increased approximately 2.5 times and for CuZn39Pb3 brass - 1.8 times in comparison with uncoated drills.
KEYWORDS: nanolayer coatings, drilling, non-ferrous alloys
BIBLIOGRAFIA / BIBLIOGRAPHY:
- KUPCZYK M., Wytwarzanie i eksploatacja narzędzi skrawających z powłokami przeciwzużyciowymi, Poznań, Wyd. Politechniki Poznańskiej, 2009.
- BYRNE G., DORNFELD D., DENKENA B., Advancing Cutting Technology, CIRP Annals − Manufacturing Technology, 2003, 52 (2), p. 483−507.
- BOUZAKIS K.-D., MICHAILIDIS N., SKORDARIS G., BOUZAKIS E., BIERMANN D., M’SAOUBI R., Cutting with coated tools: Coating technologies, characterization methods and performance optimization, CIRP Annals − Manufacturing Technology, 2012, 61 (2), p. 703–723.
- LI F., ZHANG S., KONG J., ZHANG Y., HANG W., Multilayer DLC coatings via alternating bias during magnetron sputtering, Thin Solid Films, 2011, 519 (15), p. 4910–4916.
- DAHOTRE N.B., NAYAK S. Nanocoatings for engine application, Surface & Coatings Technology, 2005, 194 (1), p. 58–67.
- BEWILOGUA K., HOFMANN D., History of diamond-like carbon films − From first experiments to worldwide applications, Surface & Coatings Technology, 2014, 242 ,p. 214–225.
- MANDICH N.V., DENNIS J.K., Derivation of exact equation for current efficiency under periodic reverse current conditions, Metal Finishing, 2001, 99 (6), p. 117−119.
- HAIDER J., RAHMAN M., CORCORAN B., HASHMI M.S.J., Deposition and characterization of hard-solid lubricant coating by closed-field magnetron sputtering, Surface & Coatings Technology, 2005, 200 (1−4), p. 1080−1083.
- JIAN X.G., SHI L.D., CHEN M., SUN F.H., Tribological studies on ultra-fine diamond composite coatings deposited on tungsten carbide, Diamond and Related Materials, 2006, 15 (2−3), p. 313 – 316.
- КУРОЧКИН А.В., Технологические особенности многофункциональных наноструктурированных покрытий для режущего инструмента, Вестник РГАТА имени П.А. Соловьева, 2010, 3, с. 166–172.
- LEYLAND A., MATTHEWS A., On the significance of the H/E ratio in wear control: a nanocomposite coating approach to optimised tribological behaviour, Wear, 2000, 246 (1-2), p.1−11.
- MATTHEWS A., FRANKLIN S., HOLMBERG K., Tribological coatings: contact mechanisms and selection, Journal of Physics D-Applied Physics, 2007, 40(18), p. 63−75.
- ILYUSCHENKO A.P., EUGENE E. FELDSHTEIN E.E., LISOVSKAYA Y.O., MARKOVA L.V., ANDREYEV M.A., LEWANDOWSKI A., On the properties of PVD coating based on nanodiamond and molybdenum disulfide nanolayers and its efficiency when drilling of aluminum alloy, Surface & Coatings Technology, 2015, 270, p. 190–196.
- FELDSHTEIN E., Wybrane zagadnienia obróbki skrawaniem, Zielona Góra, Oficyna Wydawnicza Uniwersytetu Zielonogórskiego, 2013.
