تاثير پوشش هاي چند لايه TiN/TiCN/〖Al〗_2 O_3 روي سطح مته كاربيد تنگستن بر عمليات سوراخكاري چدن گرافيت كروي

Effect of TiN/TiCN/〖Al〗_2 O_3 multilayer coating on Tungsten Carbide drill on drilling process of spherodized cast iron

كاربيدهاي سمانته از معمولترين مواد ابزارهاي ماشينكاري مي باشند. به منظور بهبود فرآيند ماشينكاري، سطوح ابزارهاي برشي بايد در برابر سايش مقاوم بوده، داراي سختي بالا و از نظر شيميايي خنثي باشند. در سال هاي اخير پوشش هاي متنوعي به منظور بهبود خواص سايشي ابزارهاي كاربيد تنگستن ارايه شده اند. در اين تحقيق اثر پوشش چند لايه TiN/TiCN/Al_2 O_3 بر بهبود فرآيند سوراخكاري چدن گرافيت كروي بررسي شده است. لايه خارجي پوشش از جنس Al_2 O_3 انتخاب گرديد كه داراي مقاومت به سايش بالا بوده و لايه داخلي TiN با چسبندگي عالي به سطح كاربيد تنگستن بود. لايه مياني از جنس TiCN انتخاب شد زيرا اين لايه سازگازي مناسبي با لايه داخلي و خارجي دارد. در ابتدا مته ها از جنس كاربيد تنگستن ساخته و سپس پوشش سه لايه روي سطح مته كاربيد تنگستن به روش لايه نشاني شيميايي بخار اعمال شد. ميزان سايش مته، صافي سطح و تلرانس سوراخ ماشينكاري شده در شرايط كاري سوراخكاري مورد بررسي قرار گرفت. سطح سايش و ساختار پوشش بوسيله ميكروسكپ الكتروني روبشي مورد بررسي قرار گرفت. . ضخامت پوششهاي اعمالي 10 ميكرومتر بود. نتايج نشان داد پوشش چند لايه تاثير چشمگيري بر بهبود مقاومت به سايش مته نسبت به مته بدون پوشش داشته است. به علاوه، مشاهده گرديد كه صافي سطح و تلرانس سوراخكاري با استفاده از مته پوشش دار بهبود يافته است. دليل اين پديده كاهش سايش و پايداري ابعادي مته ها در حين عمليات ماشينكاري است. به علاوه با توجه به ساختار سطح سايش، مشخص شد كه مكانيزم سايش مته از نوع سايش خراشيدگي مي باشد.

Cemented carbides are the most common cutting tool materials. To improve machining process, the surface of the cutting tools must be wear resitance with high hardness and chemical inertness. In recent years, several coatings have been developed for tungsten carbide. In this paper, the effect of TiN/TiCN/Al_2 O_3 multicoatings on the performance of drilling process of spherodized cast iron was studied. The external layer is Al2O3 which has high wear rsistance and TiN was chosen as internal layer because of its excellent adhesion to the tungsten carbide surface. The intermediate layer was TiCN because of its compatibility with the other layers. At first, drills were prepared by machining process and then the triple layer coating was applied on the surface of tungsten carbide drills by chemical vapor deposition method. The coating process was performed under usual industrial condition. The thickness of the coatings was 10 micrometers. The wear of drills, the surface roughness and the hole diameter tolerance were investigated. The structure of coating and wear surface was studied by scanning electron microscopy. It was found that the multiple coating significantly improved the wear resistance of the drill compared to uncoated tolls. In addition, it was found that the surface roughness and hole diameter tolerances improved by drilling with coated tools. The reason of this would be the lower wear rate and resulting dimension stability of the coated tools. In addition, based on wear surface structure, it was concluded that the mechanism of wear was abrasion.