V roce 2013 uvedla firma Pramet Tools na trh přelomové soustružnické grady k obrábění materiálů skupiny P. Tyto jsou součástí nové generace materiálů Pramet, označované jako UP!GRADE. Do řady s označením T9300 patří: vysoce tvrdý a tepelně stálý materiál T9310, výkonný grade T9315, univerzální člen T9325 a vysoce houževnatý T9335. Ve všech případech se jedná o materiály vyrobené ze slinutého karbidu a opatřené unikátním MT-CVD povlakem.
Jak vybrat vhodný podkladový materiál
Současný moderní řezný materiál ze slinutého karbidu (dále jen SK), neboli grade, je tvořen ze dvou základních částí. Podkladového substrátu a nanesené tenké ochranné vrstvy na bázi CVD nebo PVD technologie. Správná volba vhodného substrátu, jako nosiče základních mechanických vlastností celého řezného materiálu, je kritická. Pro řadu T9300 byla zvolena platforma funkčně gradientního materiálu (FGM). Hlavní výhodou FGM substrátu je povrchová vrstva SK obohacená o houževnatou kobaltovou pojicí fázi. Iniciace a šíření trhlin v této vrstvě je velice obtížné. Při vývoji nové řady T9300 bylo základní sledovanou mechanickou vlastností SK tvrdost a houževnatost. Testy probíhaly, mimo jiné, i ve spolupráci s pracovištěm Ústavu fyziky materiálů AV ČR v Brně. Porovnání relativních středních hodnot naměřených tvrdostí a houževnatostí je na obr. 1, etalonem je materiál T9310. Jednou z funkčních řezných zkoušek bylo stanovení životnosti VBD při přerušovaném řezu. Použitý přípravek, znázorněný na obr. 2, válec s různě volitelnými vyměnitelnými lištami, umožnil mechanické cyklické zatížení VBD za rozličných záběrových podmínek.
Povlak a jeho vlastnosti
Povlak je v současné době neodmyslitelnou součástí výkonných řezných materiálů. Je bariérou mezi podkladovým substrátem a obráběným materiálem. Povlak se u řady T9300 skládá ze dvou primárních vrstev. Základní, nosnou část tvoří vysoce otěruvzdorná vrstva TiCN zajišťující současně dokonalou adhezi povlaku k substrátu. Druhou, finální složku povlaku představuje unikátní vrstva alfa Al2O3. Výjimečnost této vrstvy spočívá v cílené krystalografické orientaci zrn (textury) alfa Al2O3 fáze přesně definovaným směrem. „Natočení“ do osy zatěžování přináší nesčetné množství výhod. V případě povlaků řady T9300 lze vyzdvihnout lepší oxidační/chemickou odolnost, vysokou tepelnou stabilitu, schopnost zamezit tvorbu nárůstků a v neposlední řadě vysokou integritu deponované vrstvy. Jednou z technologických zkoušek výkonu povlaku provedených na zkušebně firmy Pramet Tools byla zkouška obrábění za vysoké řezné rychlosti 1000 m/min. Z výsledků uvedených na obr. 3 je patrný markantní rozdíl mezi starou (9210) a novou (T9310, T9335) povlakovací technologií, kde i houževnaté materiály s nižší tloušťkou povlaku dokázaly dosáhnout podobných výsledků, jako v případě donedávna nejotěruvzdornějšího MT-CVD povlakovaného grade 9210.
Zkoušky u zákazníků
K provedení zkoušek u zákazníků bylo vyrobeno přes 1500 VBD ve více než 80 typorozměrech. Do testování se zapojilo přes 25 obchodníků na českém i světovém trhu. Hodnocení a sběr dat probíhal po dobu 10 měsíců. Na obr. 4 je koláčový graf se závěrečným vyhodnocením dosažených výsledků proti světové konkurenci. V konečném součtu 78 % všech provedených zkoušek bylo úspěšných či shodných v boji s materiály konkurenčních společností.
Závěr
Novým řezným materiálům T9300, jež představila firma Pramet Tools, byla v průběhu jejich vývoje věnována veliká pozornost. Řada testů, ověřovacích zkoušek a návštěv u zákazníků vede k závěrům, že uváděné materiály nabízejí veliký potenciál v oblasti soustružnických aplikací, především pak při obrábění materiálů skupiny P. Zásadní rozdíly, ať už v porovnání se starým materiálem či řešením konkurenčních firem, se projeví především tam, kde je kladen velký důraz na produktivitu operace. Tedy u aplikací s vysokou řeznou rychlostí či posuvem.
Petr Flašar, za skupinu Materiálového vývoje, Výzkum a Vývoj, Pramet Tools s. r. o.