DLC-pinnoituskoneen opas: Pintausreitit, keskeiset tiedot ja ostokriteerit

DLC-pinnoituskone: mitä se tallettaa ja kuinka määrittää se

Timantin kaltainen hiili ei ole pinnoite, jonka tilaat kilogrammoittain. Se on pinnoitusprosessi, jonka tilaat, ja kammio on vain yksi muuttuja tässä yhtälössä.

Työkalupaja, jossa on 40 000 karkaistua lävistystä kuukaudessa, näkee saman kuvion neljännesvuosittain: leikkuureunat kiillottuvat, purseet kasvavat ja puristimen käyttäjä alkaa tiivistää. Kun joku vihdoin laittaa huoltolokin työkalulaskun viereen, tulee harvoin johtopäätös, että työkaluteräs oli väärä. Pinta oli. A DLC-pinnoituskone on olemassa tämän pinnan kiinnittämiseksi muutaman mikrometrin paksuisella hiilikalvolla, ja yhden määrittäminen ei koske kammion kokoa kuin sitä, mikä kerrostumisreitti osat, toleranssit ja tuotantorytmi voivat todella säilyä.

Mitä DLC-pinnoituskone laittaa osaan

DLC tarkoittaa timantin kaltaista hiiltä, mutta nimi ylittää yksinkertaisuuden. Kammioon kerääntyy amorfinen hiilikalvo, jonka käyttäytyminen johtuu sp2-sidosten, jotka ovat grafiitin kaltaisia, ja sp3-sidosten suhteesta, jotka ovat timantin kaltaisia, sekä mitä tahansa vetyä tai metallia, joka on tarkoituksella seostettu. Tämä suhde on prosessimuuttuja, ei luettelon kohde. Kaksi konetta, joissa molemmissa on "DLC", voivat tuottaa kalvoja, jotka eivät toimi lainkaan samalla tavalla liukukoskettimessa.

Hydrogenoitu DLC, joka on yleensä kirjoitettu a-C:H, kerrostuu hiilivetykaasusta ja laskeutuu tyypillisesti 15-30 GPa:n välille. Vetytön tetraedrinen hiili, ta-C, irtoaa grafiittikatodista ja kulkee korkeammalla, yleensä 40 GPa:lla tai enemmän. Vertailun vuoksi: kova kromi on lähellä 8–10 GPa:ta, ja DLC:n kuivaliukukitkakerroin on noin 0,05–0,2, kun kromi on noin 0,5. Näiden kahden numeron takia päällystetty lävistys kestää päällystämättömän kauemmin kuin asiakas huomaa huoltokalenterissa.

Paksuus on paikka, jossa optimismi tulee kalliiksi. Noin 0,5 mikrometrin alapuolella kulumisikä romahtaa. Noin 5 mikrometrin yläpuolella sisäinen puristusjännitys alkaa voittaa ja kalvo irtoaa hiutaleiksi, jotka näyttävät valmistusvirheeltä, mutta ovat itse asiassa kuukausia aikaisemmin tehty prosessipäätös. Tuotanto-DLC laskeutuu normaalisti 1-4 mikrometriin, minkä vuoksi paksuuden tasaisuus koko erässä ansaitsee enemmän huomiota kuin esitteeseen painettu huippukovuusluku.

Laskeumareitit ja mitä kukin sinulle maksaa

Useimmat markkinoilla olevat DLC-pinnoituskoneet noudattavat yhtä neljästä reitistä. Erot näkyvät saavutettavassa kovuudessa, alustan lämpötilassa ja prosessin anteeksiantamattomuudessa, kun osalla on vaikea geometria tai tiukka mittatoleranssi.

Reitin valintaan vaikuttaa yleensä kaksi rajoitusta: korkein lämpötila, jonka alustasi sietää, ja se, tarvitsetko tasaisempaa vai kovempaa kalvoa. Karkaistu 60 HRC:n laakerikehä ja ohut alumiinikannatin eivät jaa samaa lämpöbudjettia. Samaa kalvokemiaa voidaan mukauttaa eri puolille teräs-, kovametalli- ja alumiinialustat säätämällä esijännitettä ja lisäämällä metallinen välikerros, minkä vuoksi rajapinnan suunnittelusta keskustellaan yhtä huolellisesti kuin itse hiilikerrosta.

Numerot, jotka ratkaisevat, maksaako kone takaisin

Erittelylomake on neuvotteluasiakirja. Nämä ovat arvoja, jotka kannattaa lyödä ylös kirjallisesti, koska jokainen niistä liittyy rahaan myymälässä.

• Tarttuvuusluokka: HF1:n tai HF2:n Rockwellin sisennystulokset ovat tuotantolaatuisia. HF3 ja HF4 tarkoittavat, että välikerros tai puhdistusvaihe ei tee tehtäväänsä.
• Paksuuden tasaisuus: plus tai miinus 5 prosenttia käyttökelpoisen telinealueen poikki on hyvä, 10 prosenttia on hyväksyttävää. Kaikki löysempi näkyy ennenaikaisena kulumisena erän ulkoosissa.
• Jaksoaika: pumppaus, ionisyövytys, pinnoitus ja jäähdytys yhdistettynä. 90 minuutin jakso 400 osalla voittaa 40 minuutin syklin 120 osalla joka kerta.
• Kantavuus: mitattuna käyttökelpoiselta pinnoitetulta alueelta, ei kammion tilavuudesta. Suuri kammio, jossa on heikot kiinnikkeet, mahtuu vähemmän kuin kompakti.
• Alustan lämpötilakatto: mitä kone tekee sallitun alueen yläosassa, ei sen keskellä.
• Lähteen ja kohteen käyttöikä: kuinka monta erää ennen katodin tai kohteen vaihtoa ja kuinka kauan tämä muutos pysäyttää tuotannon.
• Toistettavuus erästä toiseen: saman osan, joka on päällystetty kuuden viikon välein, tulisi laskeutua muutaman GPa:n ja muutaman mikrometrin kymmenesosan sisällä.

Pinnoite, joka läpäisee kovuustestin mutta läpäisee naarmutestin, ei ole kova pinnoite. Se on viivästynyt takuuvaatimus osalle, joka on jo toimitettu.

Kovuus on helpoin lainata ja vähiten informatiivinen luku sellaisenaan. 45 GPa:n kalvo, joka halkeilee 2 000 vedon jälkeen, on huonompi kuin 20 GPa:n kalvo, joka kestää 200 000. Hyväksymistestissä tulisi siksi yhdistää kovuus naarmutestiin, Rockwellin tartuntatarkastukseen ja todellisen osan geometrian kulumiskokeeseen.

Mikä muuttuu myymälässä

Itse kammio vie vähemmän tilaa kuin sen ympärillä oleva infrastruktuuri. Keskikokoinen DLC-järjestelmä vie ehkä 15-30 neliömetriä sisältäen pumppauspaketin, virtalähteet ja jäähdyttimen, mutta käytännöllinen jalanjälki sisältää myös lastaus- ja purkualueen, kalustevaraston seinän ja puhdistusasemat. Nuo puhdistusasemat ovat yleensä todellinen pullonkaula, eivät päällystäjä.

Osien valmistelu on yleisin syy valituksiin DLC:stä. Sormenjäljet, leikkausnesteen jäämät ja oksidikerrokset kestävät plasmaetsauksen useammin kuin kukaan odottaa. Jos prosessissasi ei ole hallittua puhdistuslinjaa päällystimen edessä, varaa sellainen. Se maksaa murto-osan koneesta ja estää useimmat tartuntahäiriöt, jotka johtuvat koneesta.

Koneen sovittaminen käyttämiisi osiin

Substraatti päättää kokoonpanosta enemmän kuin pinnoite. Kolme laajaa ryhmää kattavat useimmat ostajat ja valmistajan, kuten PVD- ja DLC-tyhjiöpinnoituslaitteiden valmistaja tavallisesti kysyy, mikä niistä edustaa tuotantomäärääsi, ennen kuin lainaa kammion.

Leikkaustyökalut ja muovausmuotit

Päätyjyrsimet, porat, tapit, lävistimet ja muovausmuotit hyötyvät kaikki kovasta, vähäkitkaisesta hiilikerroksesta, mutta ne vaativat suurta tarttuvuutta ja kovametallissa huolellista välikerrosta koboltin diffuusion rajoittamiseksi. Katodikaarikoneet hallitsevat tätä segmenttiä, koska ta-C-kovuus kestää keskeytetyt leikkauskuormitukset, jotka rikkovat pehmeämpiä kalvoja. Reunasäteen esikäsittely on yhtä tärkeää kuin pinnoite: terävä, kiillottamaton reuna keskittää jännityksen ja epäonnistuu aikaisin.

Lääketieteelliset ja kirurgiset instrumentit

Kirurgiset terät, raspit ja endoskooppiset komponentit tarvitsevat kalvon, joka pysyy kovana, voitelevana ja kemiallisesti stabiilina toistuvan steriloinnin aikana. Matalan lämpötilan PECVD-reitit ovat yleensä sopivia, koska monet instrumenttilejeeringit eivät kestä kaariprosessin aiheuttamia pintalämpötiloja.

Autojen ja mekaaninen vaihteisto

Polttoainesuuttimen komponentit, venttiilit, männänrenkaat, vaihteet ja laakerit käyttävät seostettua DLC:tä kitkan leikkaamiseen muuttamatta perusmetallin kovuutta. Nämä osat ovat yleensä suuria ja geometrialtaan yhdenmukaisia, joten kuormituskapasiteetti ja sykliaika ovat enemmän painoarvoa kuin prosessin joustavuus.

Ennen allekirjoittamista ratkaistavia kysymyksiä

Kysy näitä kirjallisesti ja säilytä vastaukset ostotilauksen liitteenä. Vastaukset kertovat enemmän toimittajasta kuin mikään tehdaskierros.

1. Mitkä alustat ja missä pintakunnossa muodostavat 80 prosenttia eristäsi?
2. Mikä on suurin substraatin lämpötila, jonka osasi sietävät, ja miten kone käyttäytyy tällä rajalla?
3. Miten kalvon paksuus mitataan, mistä näytteestä ja millä taajuudella tuotannon aikana?
4. Mitä tartuntastandardia sovelletaan: Rockwell HF -luokka, naarmuuntumistesti vai molemmat?
5. Mikä on taattu sykliaika ilmoitetulla kuormalla, ja kuka suunnittelee ja omistaa valaisimet?
6. Mitä katodin tai kohteen vaihdon aikana tapahtuu ja kuinka kauan tuotanto pysäytetään?
7. Mitkä osat ovat kuluvia, mitä ne maksavat erää kohden ja mikä on toimitusaika alueeltasi?
8. Miltä hyväksyntä näyttää, jos ensimmäisessä pinnoituskokeessa sovitut luvut jäävät huomiotta?

Käyttöönotto ja ensimmäiset kolme kuukautta

DLC-pinnoituskone saavuttaa harvoin nimellistehon ensimmäisellä viikolla. Ensimmäinen kuukausi menee tavallisesti puhdistusparametrien määrittämiseen, etsausvaiheen vahvistamiseen ja esijännitteen löytämiseen, joka antaa hyväksyttävän tarttuvuuden jokaiselle pääosan geometrialle. Odota pinnoittavan näytteitä, jotka eivät koskaan poistu rakennuksesta, ja odota, että prosessiinsinööri käyttää enemmän aikaa pinnan valmisteluun kuin pinnoitusasetuksiin.

Hyödyllisin asia, jonka voit tehdä ennen toimitusta, on lähettää tuotantoosia kiillotettujen testikuponkien sijaan. Kiillotettu kuponki läpäisee melkein minkä tahansa tartuntatestin. Kulunut lävistys alkuperäisellä lämpökäsittelyllä ja todellisella reunasäteellä kertoo, mitä kone voi todellisuudessa tehdä sen maksaville osille.

DLC-pinnoituskoneen valinta liittyy kolmeen kysymykseen: mitä kalvoa osasi tarvitsevat, missä lämpötilassa ne kestävät ja minkä toistettavuuden asiakkaasi hyväksyvät. Vastaa niihin ja kokoonpano seuraa lähes automaattisesti. Ohita ne, ja kammiosta tulee erittäin kallis tapa tuottaa kiiltävällä pinnalla varustettuja rejektejä. Valmistajat, jotka saavat tämän oikeuden, eivät osta luettelon suurinta järjestelmää. He ostavat sen, jonka prosessiikkuna vastaa osia, jotka he jo osaavat valmistaa hyvin.