TiAlN và TiCN là hai lớp phủ cao cấp hay bị nhầm lẫn nhất khi chọn taro, mũi khoan. Cả hai đều tốt hơn TiN thông thường, nhưng dùng sai chỗ vẫn khiến dụng cụ mòn nhanh. Bài viết này so sánh trực tiếp hai lớp phủ và chỉ ra khi nào nên chọn loại nào.
Điểm mấu chốt để phân biệt hai lớp phủ này nằm ở một chữ: nhiệt. TiCN mạnh về độ cứng ở nhiệt độ thường, còn TiAlN mạnh về khả năng giữ độ cứng khi nóng. Toàn bộ khác biệt về vật liệu phù hợp, điều kiện tưới nguội và tốc độ cắt đều bắt nguồn từ đặc điểm này.
Bảng so sánh nhanh TiAlN và TiCN
| Tiêu chí | TiCN | TiAlN |
|---|---|---|
| Màu đặc trưng | Xám xanh | Tím đen đến xám đen |
| Độ cứng ở nhiệt độ thường | Cao hơn, rất cứng | Cao, thấp hơn TiCN đôi chút |
| Chịu nhiệt tối đa | Khoảng 400 độ C | Khoảng 800 độ C trở lên |
| Điểm mạnh nổi bật | Chống mài mòn, bề mặt trơn giảm bám dính | Giữ độ cứng khi nóng, chịu gia công khô |
| Điều kiện tưới nguội | Ưu tiên có tưới nguội đầy đủ | Chạy tốt cả khi khô hoặc gần khô |
| Tốc độ cắt phù hợp | Vừa đến khá cao | Cao đến rất cao |
| Vật liệu hợp nhất | Thép carbon, thép hợp kim độ cứng trung bình, gang | Thép nhiệt luyện, inox, gang cứng, vật liệu khó |
Hiểu bản chất khác biệt: vai trò của nhiệt
TiCN có độ cứng bề mặt rất cao nhờ thành phần carbon, nên chống mài mòn cơ học tốt. Tuy nhiên khi nhiệt độ cắt vượt khoảng 400 độ C, lớp phủ này bắt đầu suy giảm nhanh. Đó là lý do TiCN phát huy tốt nhất trong điều kiện có tưới nguội đầy đủ, giữ cho nhiệt tại lưỡi cắt không lên quá cao.
TiAlN có thành phần nhôm. Khi lưỡi cắt nóng lên, nhôm trong lớp phủ phản ứng với oxy tạo thành một màng oxit nhôm rất mỏng và bền nhiệt ngay trên bề mặt. Màng này hoạt động như một lớp chắn nhiệt, giúp lớp phủ giữ được độ cứng ở nhiệt độ mà TiCN đã hỏng. Chính cơ chế tự bảo vệ khi nóng này làm TiAlN trở thành lựa chọn số một cho gia công tốc độ cao và gia công khô.
Chọn theo vật liệu gia công
Thép carbon và thép hợp kim độ cứng trung bình
Với thép carbon và thép hợp kim chưa nhiệt luyện, gia công ở tốc độ vừa phải có tưới nguội, TiCN thường là lựa chọn hợp lý và tiết kiệm hơn. Độ cứng cao của nó chống mài mòn tốt, còn nhiệt độ trong điều kiện này chưa đủ cao để đòi hỏi khả năng chịu nhiệt của TiAlN.
Thép nhiệt luyện và vật liệu cứng
Khi gia công thép đã tôi cứng hoặc vật liệu có độ cứng cao, nhiệt cắt tăng vọt. Lúc này TiAlN vượt trội rõ rệt vì giữ được độ cứng ở nhiệt độ mà TiCN đã mất tác dụng. Với thép trên khoảng 35 HRC, TiAlN gần như luôn là lựa chọn đúng.
Inox austenit
Inox như SUS304, SUS316 sinh nhiệt lớn và dễ biến cứng bề mặt. Cả hai lớp phủ đều dùng được, nhưng TiAlN thường cho tuổi thọ tốt hơn nhờ chịu nhiệt cao, đặc biệt khi tốc độ cắt nhích lên. Nếu tưới nguội rất tốt và tốc độ giữ ở mức thấp, TiCN vẫn là phương án chấp nhận được.
Gang
Gang thường được gia công khô hoặc ít tưới nguội, phoi vụn và sinh nhiều nhiệt ma sát. Điều kiện này hợp với TiAlN nhờ khả năng chịu nhiệt khi khô. Với gang mềm gia công tốc độ thấp, TiCN vẫn đáp ứng được.
Nhôm và hợp kim nhôm
Đây là ngoại lệ quan trọng: không nên dùng cả TiAlN lẫn TiCN cho nhôm. Riêng TiAlN chứa nhôm nên dễ tương tác với phôi nhôm gây dính phoi nghiêm trọng. Với nhôm, hãy chọn dụng cụ không phủ có lưỡi sắc đánh bóng, hoặc lớp phủ chuyên dụng cho nhôm.
Nguyên tắc chọn nhanh trong 2 câu hỏi
Khi cần quyết định gấp mà không tra bảng, chỉ cần trả lời hai câu:
- Gia công có sinh nhiều nhiệt không? Tức là tốc độ cắt cao, gia công khô, hoặc vật liệu cứng. Nếu có, chọn TiAlN. Nếu nhiệt vừa phải và có tưới nguội tốt, TiCN là đủ và tiết kiệm.
- Vật liệu có phải nhôm không? Nếu đúng, loại bỏ cả hai và chuyển sang dụng cụ không phủ hoặc phủ chuyên cho nhôm.
Câu hỏi thường gặp về TiAlN và TiCN
TiAlN và TiCN loại nào cứng hơn?
Khi nào nên chọn TiAlN thay vì TiCN?
Khi nào nên chọn TiCN thay vì TiAlN?
Gia công khô nên dùng TiAlN hay TiCN?
TiAlN có dùng được cho nhôm không?
Bài viết liên quan
Bài này đi sâu vào cặp TiAlN và TiCN. Để có bức tranh đầy đủ về lớp phủ và cách áp dụng, tham khảo thêm:
Chưa chắc nên chọn TiAlN hay TiCN cho công việc của mình?
Cho Yutaka biết vật liệu, tốc độ máy và điều kiện tưới nguội, đội ngũ kỹ thuật sẽ tư vấn đúng dòng taro, mũi khoan Nachi, OSG, Yamawa với lớp phủ phù hợp.