CVD Povlakování

Vysokoteplotní povlak (CVD -Chemical Vapour Deposition) znamená, s výjimkou tvrdokovu (slinutého karbidu), komplexní tepelné zpracování kompletně povlakovaných nástrojů.

TEPELNÉ ZPRACOVÁNÍ NÁSTROJOVÝCH A RYCHLOŘEZNÝCH OCELÍ

Všechny oceli, určené ke kalení mohou dle specifikací během CVD povlakování měnit své rozměry nebo se jinak deformovat. Toto jejich chování lze ovlivnit způsobem předchozí tepelné úpravy a u některých chrom-ledeburitických ocelí to můžeme dokonce i částečně řídit.

Chromo-ledeburistické oceli jako je např.K110 (1.2379), nebo i rychlořezné oceli např.S600 (1.3343) se během posledních let velmi osvědčili pro CVD povlakování. U těchto materiálů můžeme díky vhodným teplotám popouštění ovlivňovat výslednou tvrdost nástroje po CVD ale i jeho chování ohledně rozměrů. Dále je pro tuto technologii velice vhodné povlakování materiálu z tvrdokovu (slinuté karbidy).

Základní předpoklad pro vhodný materiál je: Austenitizační teplota > 1000 °C.

Změny rozměrů, které se vyskytují při CVD povlakování, jsou menší, pokud jsou nástroje předem podrobeny optimálnímu tepelnému zpracování. To by se mělo provádět, pokud možné v ochranné atmosféře nebo ve vakuu!

Podle austenitizační teploty by se měl provádět stupňovitý předehřev. Odpovídající austenitizační teploty jsou uvedeny v relevantních předpisech nebo katalozích výrobců nástrojových ocelí. Další podrobné pokyny ohledně nástrojových ocelí a jejich tepelných úprav je možno vyhledat v normě DIN 17350.

Při ochlazení z austenitizační teploty by se mělo používat co možná nejméně agresivního chladícího média. Přitom je nutno brát ohled na to, že chlazení musí být rychlé, aby se zabránilo vzniku perlitické nebo bainitické struktury. Doporučuje se ne-dochlazovat teplotu na pokojovou teplotu, nýbrž při při 80–100 °C. Je to z důvodu toho, aby  nebyla termická a strukturní napětí kvůli vrstvě povlaku příliš vysoká.

Pro možnost udržení změn objemu na co možná nejmenší úrovni má velký význam předehřev před povlakováním, který je dán speciálním krokem procesu s ohledem na možné změny rozměrů. Možné změny rozměrů a nárůst rozměrů z důvodu přilnutí CVD vrstvy (6-10 mikronů) je důležitým aspektem pro  předchozí jednání mezi výrobcem nástroje a povlakovacím střediskem. Následné provedení tepelného zpracování po kroku CVD v povlakovacím středisku, zaručuje stabilní a bezpečný proces.

Výrobce nástrojů by měl pro povlakování uvést následující body:

• údaj o materiálu
• požadované rozměry s uvedením tolerancí
• dodávky nástrojů k povlakování by měly být tyto údaje pevně stanoveny nebo se musí zřetelně upozornit na odchylky od výkresů.

TVRDOKOVY (SLINUTÉ KARBIDY) A CVD POVLAKOVÁNÍ

Častěji se stává, že nedostatečná mez pevnosti v tlaku, tepelná stabilita nebo modul pružnosti nástrojových ocelí neodpovídá namáháním při používání. V těchto případech se jako materiály stále častěji používají tvrdokovy (slinuté karbidy).

Při povlakování tvrdokovů nevznikají žádné rozměrové změny, neboť termicky podmíněné změny rozměrů se u materiálů lisovaných horkou izostatickou metodou v praxi nevyskytují.

ÚPRAVA FUNKČNÍCH PLOCH

Důležitým aspektem pro optimální povlakování je úprava funkčních ploch. Funkční plochy je nutné zásadně upravit ve smyslu reliefu. Leštění je výhodné ve smyslu snížení tření a podporuje kluznost. Drsnost povrchu Rz = 0,4 – 1,2 μm poskytují dobré výsledky při tváření oceli. Takové nízké hodnoty drsnosti povrchu na funkčních plochách lze realizovat jen díky cílenému opracování povrchu.

Tato jemná zpracování povrchu je rovněž možné provádět ve firmě Eifeler (dle požadavků popř.dle výkresu). Naši odborníci s letitou praxí opracovávají funkční plochy nástroje až do potřebných hodnot drsnosti povrchu. Abychom při leštění vyloučili riziko zaoblení hran, provádíme u jednotlivých segmentů leštění prostřednictvím speciálních zařízení, nebo u velkých nástrojů také v kompletně smontovaném stavu. Po povlakování nástroje se provádí závěrečná vysoce lesklá politura (doleštění funkčních ploch, drsnost Rz < 1 μm).

Vysoké povlakovací teploty v rozmezí 900–1.000°C vyžadují po nanášení CVD povlaku další operaci “kalení a popouštění”. Na základě tohoto přicházejí v úvahu povlakovat pouze oceli, které je možné kalit ve vakuu. Z důvodu velmi tvrdé vrstvy na povrchu nástroje po procesu CVD, již nelze povrchu dílů opracovat. Proto musíme následné tepelné zpracování nástrojů provádět přesně dle tolerancí.

Proto je nutné, aby se před procesem povlakování ujednaly mezi výrobcem nástrojů a povlakovacím centrem detaily o korekčních rozměrech (odchylkách). Finální rozměry nefunkčních ploch by se měly uvádět s přídavkem na hotovo.