Ако има нещо, което държи управителя на машинен цех буден през нощта, това е страхът от непоследователна работа на инструмента. Знаеш чувството. Имате огромна поръчка на аерокосмически части, машината работи и изведнъж — щракване. Инструментът се счупва, частта се бракува и вашият марж получава удар. В Dezhou Drillstar Cutting Tool Co., Ltd виждаме този сценарий да се разиграва постоянно. Основната причина? Често това не е машината; това е избор на материал за режещи инструменти.
Тази статия е вашето изчерпателно ръководство за разбиране на материал за режещи инструменти пейзаж. Ще се потопим дълбоко в защо карбид се превърна в индустриален стандарт, проучете къде керамични режещи инструменти блясък и погледнете свръхтвърди материали като кубичен борен нитрид. Независимо дали режете чугун, алуминий, или закалена стомана, разбирането на свойствата на тези материали е тайната за по-добро отключване живот на инструмента и повърхностно покритие.
Защо изборът на материал за режещ инструмент е критичен за вашите операции по обработка?
The избор на режещ инструмент е може би най-важното решение в производствения процес. The режещ инструмент е допирната точка между вашите скъпи машинен инструмент и суровото детайл. Ако тази контактна точка се провали, всичко останало спира.
Първо, помислете за топлината. По време на механични операции, температури при режещ ръб може да скочи до над 1000°C. Ако материал за режещи инструменти липсва гореща твърдост, ще омекне и ще се деформира. Това води до лоши толеранси и отхвърлена част. Материали, използвани в режещите инструменти трябва да запазят стабилността си дори когато отоплението е включено.
Второ, трябва да говорим за устойчивост на износване. Инструмент, който се износва твърде бързо, изисква чести смени. Този престой убива ефективността. С избора на десен режещ инструмент с подходящия баланс на здравина и устойчивост на износване, гарантирате, че вашата производствена линия продължава да се движи. Става дума за предвидимост. Когато дистрибутор като вас продаде инструмент на магазин за машини, те трябва да знаят, че той ще издържи за 500 части, а не ще се провали при 50.
Какви са основните типове материали за режещи инструменти, налични днес?
Историята на рязане на метал е наистина история на материалознанието. През миналия век преминахме от прости въглеродни стомани към усъвършенствани композити, които могат да пробиват закалени сплави като масло.
Ето кратка разбивка на видове материали за режещи инструменти обикновено виждаме:
- Бързорежеща стомана (HSS): Старият надежден. Трудно, но му липсва скорост.
- Циментиран карбид: Работният кон. Отлично устойчивост на износване и скоростни възможности.
- Керамика: Демоните на скоростта. Страхотен за висока температура, но крехък.
- Металокерамика: Комбинация от керамика и метал. Чудесно за довършване.
- Свръхтвърди материали (CBN & PCD): Специалисти за екстремни твърди или абразивни материали.
Разбирането на тези видове рязане материали ви помага да съобразите инструмента с приложението. Не бихте използвали стъклен чук за забиване на пирон и не трябва да използвате HSS за струговане на закалена стомана.
Защо циментираният карбид е индустриалният стандарт за съвременна обработка?
Ако влезете в който и да е модерен магазин за ЦПУ, по-голямата част от инструментите, които виждате – фрези, свредла, вложки – са направени от циментиран карбид. Но какво точно представлява?
Циментиран карбид е композитен материал. Състои се от твърд волфрамов карбид частици, циментирани заедно с метално свързващо вещество, обикновено кобалт. Представете си го като бетон: волфрамът е агрегатът (камъкът), а кобалтът е циментът. Тази комбинация дава твърдосплавни инструменти уникално предимство. Те са невероятно твърди, предлагат високо устойчивост на износване, но кобалтовото свързващо вещество осигурява достатъчно здравина, за да издържи на силите на рязане, без да се счупи веднага.
В Drillstar използваме висококачествени микрозърна карбид пръчки за производство на нашите Твърди карбидни пръти. Колкото по-фино е зърното, толкова по-остър ръбът можем да шлайфаме и толкова по-здрав е инструментът. Твърдосплавни режещи инструменти може да работи със скорости 2 до 3 пъти по-бързи от HSS, което се превежда директно в пари, спестени от машинно време.
Как се сравняват инструментите от бързорежеща стомана (HSS) с карбидните режещи инструменти?
Може би се чудите дали карбид е толкова страхотно, защо бързорежеща стомана все още съществуват? Бързорежеща стомана (HSS) беше революция, когато беше въведена, позволявайки много високи скорости на рязане отколкото по-стари въглеродни инструментални стомани.
Основното предимство на HSS е неговата здравина. Може да абсорбира удари и вибрации, които биха счупили a карбид инструмент. Това прави HSS идеален за:
- По-стари, по-малко стабилни машини.
- Прекъснати съкращения.
- Инструменти със сложна форма, които са трудни за шлифоване от твърд карбид.
HSS обаче има голяма слабост: гореща твърдост. Когато на скорост на рязане нараства, топлината се генерира бързо. При около 600°C, HSS губи своята твърдост. За разлика от това, инструменти от твърд сплав запазват твърдостта си при много по-високи температури. За среди с висока производителност, където времето за цикъл е крал, карбидно рязане почти винаги е най-добрият избор.
Кога трябва да използвате керамични режещи инструменти във вашата машина?
Режещи инструменти за керамика са очарователна категория. Те се състоят предимно от алуминиев оксид или силициев нитрид. Тези материали са невероятно твърди и химически стабилни. Те не реагират с материал на детайла, което предотвратява вид износване, наречено кратерно износване.
Рязане на керамика блести в конкретни сценарии:
- Високоскоростно завъртане: Можете да карате керамика с невероятни повърхностни скорости.
- Твърдо обръщане: Обработка на закалена стомана (до 60-65 HRC).
- Суперсплави: Обработка на сплави на основата на никел, използвани в реактивни двигатели.
обаче керамични материали имат ниска термична устойчивост на удар (в някои степени) и са много крехки. Ако имате машина с разхлабени лагери или ако извършвате тежки прекъснати срезове, a инструмент за рязане на керамика може да се разбие. Те изискват твърда настройка. Но когато се прилага правилно, керамични режещи инструменти може да премахне метал със скорост, която карбид просто не може да се докосне.
Какво представлява кубичният борен нитрид (CBN) и защо е вторият най-твърд материал?
Когато говорим за най-твърдите материали на земята, диамантът е номер едно. Но точно зад него е кубичен борен нитрид (CBN). CBN е вторият най-твърд материал познати на човека.
CBN се използва предимно за обработка на твърди черни метали. За разлика от диаманта, CBN не реагира с въглерод при високи температури, което го прави безопасен за рязане на стомана. Използват се инструменти с CBN накрайници за машинна обработка на закалени стомани, чугуни и синтеровани ютии.
Използването на CBN позволява на производителите да заменят операциите по смилане с машинна обработка. Това е процес, известен като "твърдо струговане". Вместо да настроите шлифовъчно колело, вие използвате CBN вложка, за да завъртите закален вал по размер. Това е много по-бързо и по-екологично, тъй като използва по-малко охлаждаща течност.
Дали диамантените режещи инструменти (PCD) са най-доброто решение за цветни метали?
Инструментите с поликристален диамант (PCD) са най-твърдите налични режещи инструменти. Диамантено рязане предлага несравними устойчивост на износване. Има обаче една уловка. Не можете да използвате диамант за рязане на стомана.
защо Защото стоманата съдържа въглерод, а диамантът е чист въглерод. При високите температури на обработка въглеродните атоми в диаманта искат да мигрират в стоманата. Това причинява бързо химическо износване.
следователно PCD инструменти са най-добрият режещ инструмент избор за цветни материали. Това включва:
- Алуминий сплави (особено алуминий с високо съдържание на силиций, използван в автомобилни двигатели).
- Мед и месинг.
- Композитни материали от въглеродни влакна.
- Абразивни материали като дърво и керамика.
Ако обработвате алуминиеви корпуси за електроника, PCD инструмент може да издържи 50 до 100 пъти по-дълго от режещ инструмент от карбид.
Как покрития като титанов нитрид подобряват режещия ръб?
Основният материал е само половината от историята. За да извлечем максимума от даден инструмент, често нанасяме тънко покритие. Най-известният е златното покритие, което виждате върху свредлата: Титанов нитрид (TiN).
Покритията служат за няколко цели:
- Твърдост: Те са по-твърди от субстрата, предпазвайки режещ ръб.
- Смазваща способност: Те намаляват триенето между инструмента и чипа, намалявайки топлината.
- Термична бариера: Те имат по-ниски топлопроводимост, запазвайки топлината в чипа и извън инструмента.
Освен TiN, ние използваме усъвършенствани покрития като титанов карбонитрид (TiCN) и алуминиев титанов нитрид (AlTiN). AlTiN е особено подходящ за карбидни режещи инструменти използва се при суха обработка, защото когато се нагорещи, образува защитен слой от алуминиев оксид.
Какви фактори трябва да ръководят избора ви на режещ инструмент?
The избор на материал за режещи инструменти не трябва да е предположение. Това трябва да бъде изчислено решение въз основа на конкретни променливи. Когато се консултираме с клиенти относно нашите Карбидни свредла, питаме:
- Материал на детайла: Мек алуминий ли е или абразивен чугун? Материали като титанът изисква инструменти със специфични химични свойства за предотвратяване на захващане.
- Твърдост: Ако HRC е над 50, имате нужда от високопроизводителен карбид или CBN.
- Състояние на машината: Вашето вретено твърдо ли е? Ако отговорът е да, можете да използвате по-твърди, по-крехки видове. Ако не, имате нужда от твърдост.
- Обем на производство: За прототип HSS може да е евтин и добър. За 10 000 части, цената на част от покритие карбид инструмент е много по-нисък.
The правилен инструмент е този, който ви дава най-ниската цена на отвор или на обработена повърхност, а не непременно този с най-ниската цена на кутията.
Как определяме и измерваме живота на инструмента в различни материали?
Живот на инструмента обикновено се определя като времето, през което даден инструмент работи ефективно, преди да се повреди или да произведе неприемливи части. Провалите се случват поради износване на инструмента, отчупване или пластична деформация.
в рязане с циментиран карбид, търсим предвидими модели на износване. Искаме износването на фланга да расте бавно и равномерно. Ако режещ ръб чипове (микропукнатини), инструментът може да се повреди катастрофално.
различни видове рязане генерират различно износване.
- Износване на кратер: Вдлъбната вдлъбнатина на лицето на инструмента, причинени от химическа реакция и топлина. Често срещан при рязане на стомана.
- Износване на фланга: Абразия отстрани на инструмента. Това е нормалният механизъм за края на живота за повечето твърдосплавни инструменти.
Използване на материали с висока гореща твърдост и химическа стабилност (като титанов карбид покрития или силициев нитрид керамика) забавя тези механизми на износване.
Как влияе топлопроводимостта върху процеса на рязане?
Топлината е враг. Способността на даден материал да се справя с топлина се определя от неговата топлопроводимост.
В някои случаи искате висока проводимост. Например PCD (диамантът) има много висока топлопроводимост, която помага да се отведе топлината от зоната на рязане при обработка алуминий.
В други случаи искате ниска проводимост. Керамичен материал за режещи инструменти често има ниска топлопроводимост. Това запазва топлината в чипа и детайла, защитавайки структурата на инструмента. Това обаче означава и керамични е податлив на термичен шок. Ако взривите охлаждаща течност върху гореща керамична вложка, тя може да се спука като горещо стъкло в студена вода.
Разбирането на това помага в избор на режещ инструмент стратегии – като например дали да работи мокро (с охлаждаща течност) или сухо.
Балансиране между цена и производителност: гледна точка на производителя
Като производител на Карбидни вложки, често трябва да обяснявам на дистрибуторите защо един инструмент струва толкова, колкото прави.
Стандартен инструмент може да използва по-едро зърно волфрамов карбид. По-евтино е. Премиум инструмент използва субмикро зърнест карбид с 12% кобалт и многослойно нано покритие. Премиум инструментът може да струва 30% повече, но да издържи 300% по-дълго.
За механични операции където престоят е скъп (като на масивна автоматизирана производствена линия), скъпият инструмент всъщност е по-евтиният вариант. Въпреки това, за малък магазин за работа, който извършва еднократен ремонт, високо рязане представянето на премиум класове може да е прекомерно.
The ръководство за режещ инструмент покупката е проста: изчислете цената на част, а не цената на инструмент.
Резюме: Ключови изводи за избор на материали за режещи инструменти
Навигация в света на вложки за режещи инструменти и солидните инструменти могат да бъдат сложни. Ето най-важните неща, които трябва да запомните от това ръководство:
- Циментираният карбид е крал: Предлага най-добрият баланс на твърдост и якост за 80% от приложения за рязане.
- Сравнете материала: Използвайте PCD за цветни материали като алуминий. Използвайте CBN за твърди стомани. Използвайте керамика за суперсплави.
- Управление на топлината: Високи температури инструменти за убиване. Изберете подходящи материали гореща твърдост и топлопроводимост.
- Покрития: Титанов нитрид и други PVD/CVD покрития значително се разширяват живот на инструмента чрез намаляване на триенето и блокиране на топлината.
- Цена спрямо стойност: Не гледайте само етикета с цената. А остър режещ ръб който издържа по-дълго, намалява времето за престой на машината и процента на скрап.
- HSS има ниша: Не правете отстъпка бързорежеща стомана за нестабилни настройки или по-стари машини, където издръжливост бие скорост.
Ние в Drillstar се ангажираме да ви помогнем да намерите десен режещ инструмент за работата. Независимо дали имате нужда от стандарт Машина за шлайфане на свредла решения или персонализирани карбидни профили, разбирането на науката за материала е първата стъпка към успеха на машинната обработка.
