Miracle bevonat: A korát megelőző technológia kialakulása

A cikkben bemutatott Mitsubishi szerszámok kizárólagos magyarországi képviseletét a Lovász Kft. látja el.

Az 1980-as évek végén a TiN bevonatok virágkorukat élték, ekkor jelent meg az alumíniumban gazdag Al-TiN bevonat és reflektorfénybe került, teljesen megváltoztatva az addigi konvenciókat. A technológiát Miracle bevonatnak nevezték el. Cikkünk erről, a keményfém szerszámok történelmét megváltoztató bevonatról szól.

Mitsubishi_Materials_Miracle_post1

A Miracle bevonat az egyesített erőfeszítések eredménye

Az alumíniumban gazdag TiN bevonat 1987-ben robbant be a piacra. Az új bevonatot akkor fejlesztették ki, mikor a gyorsacél szerszámok gyártója, a Kobe Steel Co. Ltd., – a Mitsubishi Materials Corporation későbbi Akasi üzeme – belépett a keményfém szerszámok piacára. Ma a sötét ibolyaszínű bevonat népszerű, de akkoriban az arany színű TiN bevonat hódított. Persze a technológiára is büszkék lehetünk, de akkoriban nem lehetett tudni, hogyan teljesít majd a piacon az új bevonat.

A mintákat az 1988-as JIMTOF-en állították ki, a keményfémből készült Miracle bevonatú fúrót pedig 1990-ben mutatták be. 1991-ben a Miracle szármarót is bevezették a keményfémszerszám-piacra. Habár némi aggodalom övezte a bemutatót, a Miracle szármaró csupa dicséretet kapott, kiváló terméknek tartották, amilyenhez hasonlót még sosem láttak. Ennek eredményeként a cég négyszeresére növelte gyártási kapacitását. Nagy büszkeséggel töltött el minket, hogy a süllyeszték-szerszám anyagok edzési fázist követő megmunkálása lehetségessé vált a Miracle szármarókkal, holott ez akkoriban még elképzelhetetlen volt. Bár az elektromos kisüléssel történő edzés népszerű volt akkoriban, a szármaróval történő megmunkálásnak köszönhető gyorsabb gyártás jelentősen csökkentette a süllyeszték-szerszámok átfutási idejét.

A termék Miracle szerszámmá vált. Ironikus módon, mivel a Miracle bevonat sokkal tartósabb lett, mint a cég valaha képzelte volna, anyaghiány keletkezett a teljesítményértékeléshez. Ez még mindig nagy probléma, és gyakran vezet vitákhoz a megmunkálási értékeléseket igénylő bevonatfejlesztők és az értékelők között, akik szeretnék csökkenteni a tesztelési költségeket. A Miracle szármarók 1995-ben elnyerték a Japán Gépészmérnökök Egyesületének műszaki díját. Ugyanebben az évben a Nozomi Sinkanszen is megnyerte ugyanezt a díjat. Jó érzés, hogy a szármarókon alkalmazott technológiákra olyan értékként tekintettek, mint a Sinkanszenre.

Mitsubishi_Materials_Miracle_post2

Változatos Miracle bevonattechnológia

Az alumíniumban gazdag TiN bevonat, amely a Miracle bevonat fő tulajdonsága volt, valamint a meglévő gyártási knowhow tette lehetővé a Miracle bevonat még szélesebb termékskálán való alkalmazását. A Mitsubishi Materials volt például az első vállalat, amely szilíciumot adott hozzá – ezt korábban széles körben alkalmazták a PVD bevonatokban.

Az AlTiSiN bevonat magában foglalta a Miracle bevonat nagy keménységét és oxidációs hőmérsékletét, az újonnan kifejlesztett keményfém anyagokkal és geometriákkal együtt lehetővé vált a 60 HRC-nél nagyobb keménységű acélok megmunkálása. Egy másik kimagasló példa az AlTiN Violet bevonat, amely gyorsacél szerszámokhoz használatos. A bevonatos gyorsacél szerszámokat sokkal nehezebb legyártani, mint a keményfémből készült típusokat. Magas hőmérséklet szükséges a bevonat tulajdonságainak optimalizálásához, ám a gyorsacél szerszámok keménysége 550 C°-on és afölött romlik. Emiatt maximalizálni kell a bevonat és a szerszám tulajdonságait is, mindezt úgy, hogy a legjobb egyensúlyt érjük el. Minden bevonattal foglalkozó vállalatnak le kell küzdenie ezt a nehézséget, a Mitsubishi Materials pedig mindig arra törekszik, hogy hozzájáruljon a technológia fejlesztéséhez. A Violet fúrókat nehéz volt kifejleszteni, de máig népszerűek. A kemény munka gyümölcseként pedig a piacon sikeres szerszám született, amely megérte az erőfeszítést.

Mitsubishi_Materials_Miracle_post3

A lapkák és a keményfém fúrók fő technológiává válnak

2000-ben az Akasi üzem a Mitsubishi Materials Corporation közvetlen leányvállalatává vált. Azonnal alkalmazni kezdték a Miracle bevonattechnológiát a tömör keményfém fúrókon és a keményfém lapkákon, amelyek a Mitsubishi Materials egyik fő tevékenységi körébe tartoznak. A lapkák gyártása akkoriban CVD bevonatú módszerekkel történt, a PVD bevonatú típusokat csak másodsorban használták. Végül a Miracle bevonat kifejlesztésével, és a fejlett szerszám-geometriákkal történő kombinációjával a PVD vezető technológiává vált. A VP15TF minőség különösen a lapkáknak vált fő anyagává, sokoldalúságot hozott, a Miracle bevonat és a megfelelő keményfém alapanyag ötvözésével. Az új anyagminőség népszerűségét jól mutatja, hogy gyakran hallhatjuk: „Ha nem tudsz dönteni, válaszd a VP15TF-et.”

A Miracle bevonatot a keményfém fúrókon is alkalmazni kezdték. Sajnos az 1990-ben az Akasi üzemben gyártott Miracle fúrók nem hozták meg a remélt profitot. Azonban, a ZET1 fúrószéria, amelyet ugyanabban az időben gyártottak, és az új WSTAR fúrók elvezettek a Miracle bevonat kiterjedt használatához a fúrási műveletekben. Ami a tömör keményfém szármarókat illeti, kifejlesztették az új Impact Miracle bevonatot, amely kombinálta a nanokristályokat az Al-Ti-Si-N monorétegekkel. Az új bevonat megfelelő keményfém alapanyagokkal való kombinációja az Impact Miracle szármarók megjelenéséhez vezetett. Az Impact Miracle szármarók új generációjának bemutatása azt jelentette, hogy a gyorsacél anyagok is megmunkálhatóvá váltak, amelyeket korábban csak köszörüléssel vagy erodálással lehetett megmunkálni.

Mitsubishi_Materials_Miracle_post5

A Miracle széria kibontakozása

A PVD bevonatú nagy teljesítményű termékek olyan fejlesztések során jöttek létre, amelyek a széles körben való alkalmazhatóságra koncentráltak. A különböző bevonatok és technológiák ötvözésével a PVD bevonat egyre nagyobb iramban fejlődött. A Mitsubishi Materials legkorszerűbb PVD bevonata a „Miracle Σ.” széria. A Miracle Σ széria Smart Miracle bevonatát a nehezen forgácsolható anyagok megmunkálásához fejlesztették ki. Az újonnan kifejlesztett Al-Cr-N bevonat hosszú élettartamot biztosít nikkel alapú és titán ötvözetek megmunkálásakor.

Mitsubishi_Materials_Miracle_post4

A ZERO-μ Surface technológiával a megmunkált anyagok adhéziója jelentős mértékben csökkent, és a kisebb megmunkálási ellenállás meglepően hatékony eredményekhez vezetett. Hat különböző minőségű lapka jelent meg az MP61, és az MP71 minőségeken keresztül az MP91 maró lapkákig. Ezeket az anyagminőségeket egyedileg optimalizálták, hogy teljesítsék az ISO, P, M és S anyag csoportokkal szemben támasztott speciális, nagy teljesítményre vonatkozó igényeket. A marás során gyakran felmerülő abraziv kopási és hő okozta repedési problémákat az Al-Ti-Cr-N nanorétegelt bevonattal oldják meg (TOUGH-Σ technológia). Az esztergalapkákhoz bevezették az MP90 szériát, amelyet a nehezen forgácsolható anyagokhoz használnak, és amely egy alumíniumban gazdag Al-Ti-N vegyületen, a Miracle bevonat egy speciális tulajdonságán alapul. Fúrók számára az univerzális DP1020 anyagminőséget fejlesztették ki, és az Al-Ti-Cr-N nanorétegelt bevonattal kiegészítve arra a következtetésre jutottak, hogy ezzel a kombinációval sikeresen csökkenthető a vezetőszalag kopása. Emellett az egyedülálló ZERO-μ Surface-szel és a TRI-cooling furaton keresztül vezetett hűtőfolyadék technológiával jelentősen csökkent a megmunkálási ellenállás és érezhetően nőtt a forgácseltávolítási teljesítmény, valamint a fúrás közbeni stabilitás.

Forrás:Lovász Forgácsoló Kft.

További Információ:

A Lovász Forgácsoló Kft. honlapján.