TigerTEC Silver - шаг к идеальному инструменту

«Серебряный тигр» готов к прыжку на рынок инструментов!

Огромный шаг вперед в металлообработке сделала компания Walter AG, выпустив на рынок пластины TigerTEC Silver®. Благодаря новому CVD-покрытию они близки по своим качествам к идеальному инструментальному материалу и характеризуются высокой трещино-и термостойкостью и ориентированы на обработку материалов различной твердости в тяжелых условиях прерывистого резания.

Немецкая компания Walter AG продолжает совершенствовать свой инструмент. Сравнительно недавно металлообработчикам были представлены пластины PVD Tiger, на которые впервые в мире покрытие из оксида алюминия Al2O3  было нанесен методом физического осаждения из газовой фазы (PVD-покрытие). Очередным шагом компании к созданию идеального инструмента стали пластины TigerTEC Silver®. На этот раз покрытие получено методом химического осаждения (CVD-покрытие). Первые производственные испытания новых пластин продемонстрировали значительно лучшую производительность и стойкость чем у предшественников.

На вершине технического прогресса

Это был прогнозируемый результат, о чем еще в 2007 году в Тюбингене (Германия) на первом форуме фирмы Walter заявил Йорг Дробниевски – руководитель отдела перспективных инструментальных материалов Walter AG. Два-три года – срок, который он определил для проведения всего цикла исследований и разработки новой технологии покрытия был выдержан. В результате появились пластины для фрезерования, получившие название TigerTEC Silver ®. Walter AG сохранил на них двухцветное покрытие, которое удобно для контроля износа пластины: декоративное - задней поверхности на основе TiCN имеет серебристый блеск, а передняя поверхность осталась черной, как и у предыдущих поколений пластин (рис. 1). 

Рис. 1. Пластина TigerTEC Silver®

Из теории известно, что в зависимости от требуемого соотношения твердости и прочности, твердосплавные пластины покрывают с использованием CVD или PVD метода - химического или физического осаждения материала покрытия из газовой фазы на подложку. Температура процесса при PVD-методе на несколько сотен градусов ниже, чем при CVD- методе, что делает основу пластины прочнее. Поэтому для PVD-покрытия характерна отличная прочность и невысокая температурная стойкость. CVD-покрытия наоборот обладают низкой прочностью и высокой температурной стойкостью.

Целью усовершенствования режущих материалов является соответственно получение PVD-покрытия с высокой температурной стойкостью и CVD-покрытия с высокой прочностью. Покрытие «PVD Tiger» на основе оксида алюминия придало инструменту Walter AG непревзойденную температурную стойкостью по сравнению с другими PVD-покрытиями. А теперь, с появлением современных режущих пластин TigerTEC Silver ®, которые уже выходят на рынок, достигнут новый уровень прочности и для CVD-покрытий. Это стало возможным благодаря новой усовершенствованной технологии, которая состоит из трех этапов: предварительная обработка, нанесение покрытия и пост-обработка.

Идеальный твердый сплав

«По сравнению с предыдущей версией серии TigerTEC ® нам удалось уменьшить остаточные напряжения в покрытии» - объяснил Йорг Дробниевски. Свойства режущего материала регулируют таким образом, чтобы значительно повысить трещиностойкость и воспрепятствовать разрушению покрытия без понижения отличной термостойкости. Абсолютно уместно назвать эти пластины первыми в мире, поскольку на рынке попросту нет сопоставимых продуктов». На практике вышеупомянутые свойства существенно увеличивают надежность процесса обработки. Кроме того, Йорг Дробниевски подчеркнул, что ни один другой твердосплавный инструментальный материал не находится так близко к идеальному материалу. В теории идеальным инструментальным материалом является так называемый «резиновый алмаз». Такой материал одновременно обладает абсолютной твердостью и абсолютной прочностью (рис. 2). 

Рис. 2. Диаграмма прочность/температурная стойкость 

Материал идеального режущего инструмента сочетает в себе выдающуюся температурную стойкость и прочность. Он находится в правой верхней части осей координат «температура/прочность» (рис. 2). Покрытие TigerTEC Silver ® по своим свойствам ближе других к такому материалу. 

Сплавы марки TigerTEC Silver ® также обладают еще одним важным преимуществом - высоким сопротивлением термическому шоку. Поэтому они пригодны для обработки с охлаждением. При работе инструментом с CVD-покрытиями обычно не рекомендуют использование смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ). TigerTEC Silver ® может быть использован как для сухой обработки, так и для обработки с применением СОЖ.

Появление на рынке

Walter AG выводит на рынок новые пластины из TigerTEC Silver ® постепенно. В краткосрочной и среднесрочной перспективе пластины с предыдущим поколением CVD-покрытий будут полностью заменены «серебряным тигром» как для фрезерования, так для токарной обработки и сверления. Первыми будут выпущены пластины из сплава марки WKP35S (S = Silver) для обработки чугунов и сталей (ISO-K, ISO-Р).

Предыдущая марка сплава TigerTEC ® - WKP35 хорошо знакома потребителям и в течение многих лет является эталонной для фрезерования сталей. Но и ее, как показывают производственные испытания, намного превосходит преемник TigerTEC Silver ® - WKP35S (рис. 3, а). Период стойкости покрытия при обработке легированных сталей вырос на 70 %. По сравнению со сплавами конкурентов разница еще выше — более 100%!!

а) Пластина TigerTEC Silver ®

б) Пластина из сплава WKP35 TigerTEC

в) Обычная пластина из обычного твердого сплава

Рис. 3. Сравнение износа пластин, выполненных из разных сплавов после обработки стали 40ХМ длиной 3200 мм

Хотя сплав Tiger Tec WKP35 (рис. 3, б) все еще занимает ведущие позиции на мировом рынке по сравнению со старыми разработками (рис. 3, в), очевидно, что Tiger Tec Silver ® (рис. 3, а) значительно превышает его по стойкости.

Практическое применение

Уже появились первые практические результаты применения покрытия TigerTEC Silver ®. Например, тесты угловой фрезы F4042 (диаметр D = 63 мм, количество пластин Z = 6) с новыми пластинами из WKP35S показали значительное превосходство над старыми при фрезеровании сварной рамы габаритами: 4500 х 500 мм. При этом обрабатываемая поверхность площадью 3500 х 500 мм была покрыта окалиной, имела отверстия и пазы, а процесс резания имел прерывистый характер, в результате чего инструмент подвергался ударным нагрузкам.

Ранее использовавшиеся пластины, достигали предела своей стойкости уже после обработки одной из внутренних поверхностей. Фрезой F4042 с пластинами из WKP35S можно обрабатывать как большие площади внутренних поверхностей, так и наружные - после сварки. Режимы резания: Vc = 400 м/мин, подача на зуб - 0,2 мм, глубина резания 1,5-3,0 мм, ширина фрезерования ≤ 60 мм; черновая обработка с ударами. Нежесткая конструкция длинной обрабатываемой детали также чувствительна к вибрации, что составляет еще одну проблему, с которой должен справиться инструмент.

Результаты проведенных испытаний продемонстрировали высокую производительность и стойкость пластин TigerTEC Silver ® в тяжелых условиях обработки. Заказчик, на оборудовании которого были проведены испытания, был полностью удовлетворен техническими характеристиками, качеством, надежностью и долговечностью новых пластин фирмы Walter AG.