Polioptimization of antiwear TiAlN and TiN coatings, deposited by PVD techniques on tools for wood machining

W pracy opisana została procedura polioptymalizacyjna wspomagająca proces prototypowania powłok przeciwzużyciowych, opartych na związkach tytanu TiN i TiAlN, nakładanych na narzędzia do obróbki drewna metodą PVD. Celem pracy jest określenie optymalnych grubości nakładanych powłok ze względu na stan naprężeń termicznych. Model fizyczny obiektu (warstwy + podłoże) opisujący stan naprężeń i odkształceń termicznych występujących w warstwach po procesie nakładania, został stworzony z wykorzystaniem MES. Zaproponowana została również metoda analizy zbioru rozwiązań otrzymanych na podstawie przyjętych kryteriów, bazująca na wielowymiarowych metrykach euklidesowych.In this paper polioptimization procedure assisting the architecture design process of antiwear coatings based on TiN and TiAlN, deposited by PVD techniques on tools for wood machining, is described. The goal of this paper is to determine the optimal layer thickness of deposited coatings in respect of thermal strain and stresses. For physical modelling purposes Cr, TiN and TiAlN layers were treated as a continuous medium, so the physical phenomena occurring in the coating are modelled basing on the classical theory of stiffness. There was proposed occurrence of the intermediate layer between TiAlN and TiN strips which produced continuous change of physical-chemical properties through the coating thickness. The change of material parameters in the transition layer between TiAlN and TiN was modelled using a sigmoidal transition function. A computer model of the object (coating + substrate) describing strains and thermal stresses in layers after the deposition process was created using FEM. A set of dominated and non-dominated solutions for the considered multicriteria optimization problem is shown in Fig. 6. Also a method for analysis of the set of optimal solutions basing on the multidimensional, Euclidean metric was proposed. The functional dependence of the distance values between the points from the criteria space which are the acceptable solutions and the beginning of the coordinate system as a function of decision variables (layer thickness) is shown in Fig. 7. In Tab. 2 four examples of sets of optimal solutions with the values of the tested criteria are given