Průvodce potahovacím strojem DLC: Trasy nanášení, klíčové specifikace a nákupní kritéria

DLC Coating Machine: Co ukládá a jak to určit

Uhlík podobný diamantu není povlak, který objednáváte po kilogramech. Je to proces ukládání, který zadáváte, a komora je pouze jednou proměnnou v této rovnici.

V nástrojárně, která provozuje 40 000 kalených razníků měsíčně, se každé čtvrtletí setkává se stejným vzorem: řezné hrany se vyleští, otřepy rostou a operátor lisu začne vylamovat. Když někdo konečně položí deník údržby vedle faktury za nářadí, dojde jen zřídka k závěru, že nástrojová ocel byla špatná. Povrch byl. A DLC lakovací stroj existuje pro upevnění tohoto povrchu uhlíkovou fólií o tloušťce několika mikrometrů, přičemž určení jednoho se netýká spíše velikosti komory než toho, jakou trasu ukládání mohou vaše díly, vaše tolerance a váš výrobní rytmus skutečně přežít.

Co DLC Coating Machine klade na díl

DLC znamená diamant podobný uhlíku, ale název převyšuje jednoduchost. To, co se v komoře ukládá, je amorfní uhlíkový film, jehož chování pochází z poměru vazeb sp2, které jsou podobné grafitu, a vazeb sp3, které jsou podobné diamantu, plus jakýkoli vodík nebo kov, do kterého je záměrně legován. Tento poměr je procesní proměnná, nikoli položka katalogu. Dva stroje, na kterých běží „DLC“, mohou produkovat filmy, které se v kluzném kontaktu nechovají stejně.

Hydrogenovaný DLC, obvykle psaný a-C:H, se ukládá z uhlovodíkového plynu a typicky přistává mezi 15 a 30 GPa. Bezvodíkový čtyřstěnný uhlík, ta-C, vychází z grafitové katody a běží výše, běžně 40 GPa a více. Pro srovnání, tvrdý chrom se pohybuje v blízkosti 8 až 10 GPa a koeficient kluzného tření za sucha u DLC se pohybuje mezi zhruba 0,05 a 0,2 oproti zhruba 0,5 pro chrom. Tato dvě čísla jsou důvodem, proč potažená raznice přežije nepotaženou o hranici, kterou si zákazník všimne v kalendáři údržby.

Tloušťka je místo, kde je optimismus drahý. Pod asi 0,5 mikrometru se životnost opotřebení zhroutí. Nad zhruba 5 mikrometry začíná vítězit vnitřní tlakové napětí a fólie se delaminuje do vloček, které vypadají jako výrobní vada, ale ve skutečnosti jde o procesní rozhodnutí učiněné měsíce dříve. Produkční DLC se běžně pohybuje mezi 1 a 4 mikrometry, a proto si stejnoměrnost tloušťky v celé dávce zaslouží vaši pozornost více než údaj o maximální tvrdosti vytištěný v brožuře.

Depoziční cesty a co vás každá stojí

Většina DLC lakovacích strojů na trhu sleduje jednu ze čtyř cest. Rozdíly se projevují v dosažitelné tvrdosti, teplotě substrátu a shovívavosti procesu, když má součást obtížnou geometrii nebo úzkou rozměrovou toleranci.

Volba trasy se obvykle řídí dvěma omezeními: maximální teplotou, kterou váš substrát snese, a tím, zda potřebujete hladší nebo tvrdší film. Kalená ložisková dráha při 60 HRC a tenký hliníkový držák nesdílejí stejný tepelný rozpočet. Stejnou filmovou chemii lze přizpůsobit napříč ocelové, karbidové a hliníkové substráty úpravou předpětí a přidáním kovové mezivrstvy, což je důvod, proč je návrh rozhraní diskutován stejně pečlivě jako samotná uhlíková vrstva.

Čísla, která rozhodují o tom, zda se stroj vrátí

Specifikace je dokument vyjednávání. To jsou hodnoty, které stojí za to si písemně vymezit, protože každá z nich se vztahuje k penězům v dílně.

• Třída přilnavosti: Výsledky vtisku Rockwell HF1 nebo HF2 jsou produkční třídy. HF3 a HF4 znamenají, že mezivrstva nebo čisticí stupeň neplní svou funkci.
• Rovnoměrnost tloušťky: plus minus 5 procent přes použitelnou zónu stojanu je dobrá, 10 procent je přijatelných. Cokoli volnějšího se projeví předčasným opotřebením vnějších částí šarže.
• Doba cyklu: odčerpávání, iontové leptání, depozice a chlazení dohromady. 90minutový cyklus při 400 dílech překonává pokaždé 40minutový cyklus při 120 dílech.
• Nosnost: měřeno v použitelné potažené ploše, nikoli v objemu komory. Velká komora se slabým příslušenstvím pojme méně než kompaktní komora.
• Strop teploty substrátu: co stroj dělá na vrcholu povoleného rozsahu, ne uprostřed.
• Životnost zdroje a cíle: kolik dávek před změnou katody nebo cíle a jak dlouho tato změna zastaví výrobu.
• Opakovatelnost mezi jednotlivými šaržemi: ​​stejný díl potažený po šesti týdnech by měl přistát v rozmezí několika GPa a několika desetin mikrometru.

Povlak, který projde testem tvrdosti, ale neprojde testem poškrábání, není tvrdý povlak. Jde o opožděnou reklamaci na součást, která již byla odeslána.

Tvrdost je nejsnáze citovatelný údaj a sám o sobě nejméně vypovídající. Fólie 45 GPa, která se po 2 000 úhozech odloupne, je horší než fólie 20 GPa, která vydrží 200 000. Přejímací zkoušky by proto měly kombinovat tvrdost s poškrábáním, kontrolou adheze podle Rockwella a skutečnou zkouškou opotřebení na skutečné geometrii součásti.

Co se změní na prodejní ploše

Samotná komora zabírá méně místa než infrastruktura kolem ní. Středně velký DLC systém zabírá asi 15 až 30 metrů čtverečních včetně čerpací jednotky, napájecích zdrojů a chladiče, ale praktický půdorys zahrnuje také nakládací a vykládací plochu, stěnu pro skladování příslušenství a čisticí stanice. Tyto čistící stanice jsou obvykle skutečným úzkým hrdlem, nikoli nanášečem.

Příprava dílu je nejčastější příčinou reklamací DLC. Otisky prstů, zbytky řezné kapaliny a vrstvy oxidů přežívají plazmové leptání častěji, než kdokoli očekává. Pokud váš proces nemá před nanášecím zařízením žádnou řízenou čisticí linku, rozpočítejte si na jednu. Stojí to zlomek stroje a zabraňuje většině poruch adheze, které jsou obviňovány ze stroje.

Přizpůsobení stroje dílům, které provozujete

O konfiguraci rozhoduje více substrát než povlak. Tři široké skupiny pokrývají většinu kupujících a výrobce jako např výrobce vakuového lakovacího zařízení PVD a DLC se obvykle zeptá, který z nich představuje váš objem výroby, než uvede komoru.

Řezné nástroje a tvářecí nástroje

Čelní frézy, vrtáky, závitníky, razníky a tvářecí nástroje všechny těží z tvrdé uhlíkové vrstvy s nízkým třením, ale vyžadují vysokou přilnavost a na karbid pečlivou mezivrstvu pro omezení difúze kobaltu. V tomto segmentu dominují stroje s katodickým obloukem, protože tvrdost ta-C přežije přerušované řezné zatížení, které láme měkčí filmy. Příprava poloměru hrany je důležitá stejně jako povlak: ostrá, neleštěná hrana koncentruje napětí a brzy selže.

Lékařské a chirurgické nástroje

Chirurgické čepele, rašple a endoskopické komponenty potřebují film, který zůstává tvrdý, kluzný a chemicky stabilní opakovanou sterilizací. Nízkoteplotní PECVD cesty jsou obvykle vhodné, protože mnoho přístrojových slitin nemůže tolerovat povrchové teploty, které obloukový proces vytváří.

Automobilové a mechanické převodovky

Součásti vstřikovačů paliva, zdvihátka, pístní kroužky, ozubená kola a ložiska používají dopované DLC ke snížení tření beze změny tvrdosti základního kovu. Tyto díly mají obvykle velký objem a mají konzistentní geometrii, takže nosnost a doba cyklu mají větší váhu než flexibilita procesu.

Otázky k vyřešení před podpisem

Požádejte je písemně a odpovědi si uschovejte jako přílohu objednávky. Odpovědi vám řeknou více o dodavateli než jakákoliv prohlídka továrny.

1. Které substráty, v jakém stavu povrchu budou představovat 80 procent vašich šarží?
2. Jakou maximální teplotu substrátu tolerují vaše díly a jak se stroj chová při této hranici?
3. Jak se měří tloušťka filmu, na jakém vzorku a při jaké frekvenci při výrobě?
4. Jaká norma přilnavosti platí: třída Rockwell HF, zatížení při testu poškrábání nebo obojí?
5. Jaká je garantovaná doba cyklu při uvedené zátěži a kdo navrhuje a vlastní svítidla?
6. Co se děje během změny katody nebo cíle a na jak dlouho je výroba zastavena?
7. Které díly jsou spotřební, kolik stojí za dávku a jaká je dodací lhůta z vašeho regionu?
8. Jak vypadá přejímka, když první zkouška nátěru nedosáhne dohodnutých čísel?

Uvedení do provozu a první tři měsíce

Potahovací stroj DLC zřídka dosáhne jmenovitého výkonu v prvním týdnu. První měsíc obvykle jde o stanovení parametrů čištění, potvrzení kroku leptání a nalezení předpětí, které poskytuje přijatelnou přilnavost na každé z vašich hlavních geometrií součásti. Počítejte s nátěrem vzorků, které nikdy neopustí budovu, a očekávejte, že procesní inženýr stráví více času přípravou povrchu než nastavením depozice.

Nejužitečnější věc, kterou můžete před dodáním udělat, je poslat výrobní díly spíše než vyleštěné testovací kupony. Leštěný kupon projde téměř jakýmkoliv testem přilnavosti. Opotřebovaný průbojník s původním tepelným zpracováním a skutečným rádiusem břitu vám napoví, co vlastně stroj umí na dílech, které za to platí.

Výběr DLC lakovacího stroje spočívá ve třech otázkách: jaký film vaše díly potřebují, jakou teplotu vydrží a jakou opakovatelnost vaši zákazníci přijmou. Odpovězte na ně a konfigurace proběhne téměř automaticky. Přeskočte je a komora se stane velmi nákladným způsobem výroby výmětů s lesklým povrchem. Výrobci, kteří mají toto právo, nekupují největší systém v katalogu. Kupují ten, jehož procesní okno odpovídá dílům, které již umí dobře vyrobit.