Végső útmutató a vágószerszám anyagokhoz: Miért uralják a keményfém és a fejlett kompozitok az üzlethelyiséget

Ha van valami, ami ébren tartja a gépműhely vezetőjét éjszaka, az az inkonzisztens szerszámteljesítménytől való félelem. Ismered az érzést. Hatalmas rendelése van repülőgép-alkatrészekből, a gép működik, és hirtelen – kattan. A szerszám eltörik, az alkatrész selejteződik, és a margó ütést kap. A Dezhou Drillstar Cutting Tool Co., Ltd.-nél folyamatosan ezt a forgatókönyvet látjuk. A kiváltó ok? Gyakran nem a gép; ez az a vágószerszám anyagának kiválasztása.

Ez a cikk átfogó útmutatót nyújt a vágószerszám anyaga tájat. Mélyen belemerülünk a miértekbe keményfém iparági szabvány lett, fedezze fel, hol kerámia vágószerszámok ragyogjon, és nézze meg a szuperkemény anyagokat, mint pl köbméter bór-nitrid. Akár vágod öntöttvas, alumínium, vagy edzett acél, ezen anyagok tulajdonságainak megértése a jobb feloldás titka szerszám élettartama és felületkezelés.

Miért kritikus a vágószerszám anyagának megválasztása a megmunkálási műveleteknél?

A a vágószerszám kiválasztása vitathatatlanul a legfontosabb döntés a gyártási folyamatban. A vágószerszám az érintkezési pont a drága szerszámgép és a nyers munkadarab. Ha ez az érintkezési pont meghibásodik, minden más leáll.

Először is vegye figyelembe a hőt. közben megmunkálási műveletek, hőmérsékletek a vágóél 1000°C fölé emelkedhet. Ha a vágószerszám anyaga hiányzik forró keménység, meglágyul és deformálódik. Ez rossz tűrésekhez és elutasított alkatrészhez vezet. Vágószerszámokhoz használt anyagok meg kell őrizniük stabilitásukat akkor is, ha a fűtés be van kapcsolva.

Másodszor, beszélnünk kell kopásállóság. A túl gyorsan elhasználódó szerszám gyakori cserét igényel. Ez az állásidő megöli a hatékonyságot. Azáltal, hogy a megfelelő vágószerszám megfelelő egyensúlyával szívósság és kopásállóság, Ön biztosítja, hogy a gyártósor folyamatosan mozogjon. Ez a kiszámíthatóságról szól. Amikor egy forgalmazó, mint te, elad egy szerszámot egy gépműhelynek, tudnia kell, hogy az 500 alkatrészt fog kibírni, nem pedig 50 alkatrészt.

Melyek a manapság elérhető főbb vágószerszám-anyagok?

A története fémvágás valójában az anyagtudomány története. Az elmúlt évszázad során az egyszerű szénacélokról a fejlett kompozitokra tértünk át, amelyek képesek átvágni az edzett ötvözeteket, például a vajat.

Íme egy gyors lebontás a a vágószerszámok anyagtípusai gyakran látjuk:

• Nagy sebességű acél (HSS): A régi megbízható. Kemény, de nincs sebessége.
• Cementált keményfém: Az igásló. Kiváló kopásállóság és sebességi képességek.
• Kerámia: A sebességdémonok. Nagy melegben kiváló, de törékeny.
• Cermet: Kerámia és fém keveréke. Kiváló a befejezéshez.
• Szuperkemény anyagok (CBN és PCD): Az extrém keménységű vagy koptató anyagok szakértői.

Ezek megértése vágás típusai anyagok segítik az eszközt az alkalmazáshoz igazítani. Nem használna üvegkalapácsot a szög beverésére, és nem szabad HSS-t használni az edzett formaacél esztergálására.

Miért a cementált keményfém a modern megmunkálás ipari szabványa?

Ha belép bármely modern CNC üzletbe, a látott szerszámok túlnyomó többsége – szármaró, fúró, lapka – cementált keményfém. De mi is ez pontosan?

Cementált keményfém egy kompozit anyag. Keményből áll volfrámkarbid fémes kötőanyaggal, általában kobalttal összecementált részecskék. Gondolj úgy, mint a betonra: a wolfram az adalékanyag (kő), a kobalt pedig a cement. Ez a kombináció ad keményfém szerszámok egyedülálló előny. Hihetetlenül kemények, magasat kínálnak kopásállóság, de a kobalt kötőanyag kellő szívósságot biztosít ahhoz, hogy ellenálljon a vágási erőknek anélkül, hogy azonnal összetörne.

A Drillstarnál kiváló minőségű mikroszemcséket használunk keményfém rudak gyártásához Tömör keményfém rudak. Minél finomabb a szemcse, annál élesebb élt tudunk csiszolni, és annál erősebb a szerszám. Keményfém vágószerszámok 2-3-szor gyorsabban tud működni, mint a HSS, ami közvetlenül a gépi idő megtakarítását jelenti.

Miben hasonlítanak a nagysebességű acél (HSS) szerszámok a keményfém vágószerszámokhoz?

Elgondolkodhat, ha keményfém olyan nagyszerű, miért gyorsacél léteznek még? Gyorsacél (HSS) forradalom volt, amikor bemutatták, és sok mindent lehetővé tett nagy vágási sebesség mint régebbi szén szerszámacélok.

A HSS fő előnye a szívóssága. Képes elnyelni az ütéseket és rezgéseket, amelyek elpattannak a keményfém eszközt. Ez teszi a HSS-t ideálissá a következőkhöz:

• Régebbi, kevésbé stabil gépek.
• Megszakított vágások.
• Komplex formaszerszámok, amelyeket nehéz tömör keményfémből csiszolni.

A HSS-nek azonban van egy nagy gyengesége: forró keménység. Amikor a vágási sebesség növekszik, a hő gyorsan termelődik. 600°C körüli hőmérsékleten, A HSS veszít keménységéből. Ezzel szemben cementezett keményfém szerszámok megőrzik keménységüket sokkal magasabb hőmérsékleten. Nagy teljesítményű környezetekben, ahol a ciklusidő a király, keményfém vágás szinte mindig a legjobb választás.

Mikor használjon kerámia vágószerszámokat a gépében?

Kerámia vágószerszámok lenyűgöző kategória. Elsősorban a következőkből állnak alumínium-oxid vagy szilícium-nitrid. Ezek az anyagok hihetetlenül kemények és kémiailag stabilak. Nem reagálnak a munkadarab anyaga, amely megakadályozza a kráterkopásnak nevezett kopást.

Kerámia vágás konkrét forgatókönyvekben világít:

1. Nagy sebességű fordulás: A kerámiákat hihetetlen felületi sebességgel futtathatja.
2. Kemény esztergálás: Edzett acél megmunkálása (60-65 HRC-ig).
3. Szuperötvözetek: A sugárhajtóművekben használt nikkel alapú ötvözetek megmunkálása.

azonban kerámia anyagok van alacsony termikus ütésálló (egyes fokozatokban), és nagyon törékenyek. Ha laza csapágyakkal rendelkező gépe van, vagy ha súlyos megszakított vágásokat végez, a kerámia vágószerszám összetörhet. Merev beállítást igényelnek. De helyesen alkalmazva, kerámia vágószerszámok olyan sebességgel tudja eltávolítani a fémet keményfém csak nem lehet megérinteni.

Mi az a Cubic Boron Nitride (CBN), és miért a második legkeményebb anyag?

Amikor a föld legkeményebb anyagairól beszélünk, a gyémánt az első helyen áll. De közvetlenül mögötte van köbméter bór-nitrid (CBN). A CBN az második legkeményebb anyag ismert az ember.

A CBN-t elsősorban kemény vasfémek megmunkálására használják. A gyémánttal ellentétben a CBN nem lép reakcióba a szénnel magas hőmérsékleten, így biztonságos acél vágására. Eszközöket használnak CBN hegyekkel edzett acélok, öntöttvasak és szinterezett vasak megmunkálásához.

A CBN használatával a gyártók a köszörülési műveleteket megmunkálással helyettesíthetik. Ez a „kemény esztergálás” néven ismert folyamat. Köszörűkorong felállítása helyett CBN-betétet használ az edzett tengely méretre forgatásához. Ez sokkal gyorsabb és környezetbarátabb, mivel kevesebb hűtőfolyadékot használ.

A gyémánt vágószerszámok (PCD) a végső megoldás a nemvas anyagokhoz?

A polikristályos gyémánt (PCD) szerszámok a legkeményebb vágószerszámok. Gyémánt vágás páratlan ajánlatokat kopásállóság. Van azonban egy fogás. Nem használhat gyémántot acél vágására.

Miért? Mert az acél szenet tartalmaz, a gyémánt pedig tiszta szén. A megmunkálás magas hőmérsékletén a gyémántban lévő szénatomok az acélba akarnak vándorolni. Ez gyors vegyszeres kopást okoz.

Ezért PCD eszközök vannak a legjobb vágószerszám választás számára színesfém anyagok. Ez a következőket tartalmazza:

• Alumínium ötvözetek (különösen az autómotorokban használt magas szilíciumtartalmú alumínium).
• Réz és sárgaréz.
• Szénszálas kompozitok.
• Csiszoló anyagok mint a fa és a kerámia.

Ha alumíniumházakat dolgoz meg elektronikai célokra, a PCD-szerszám 50-100-szor tovább tart, mint egy cementált keményfém vágószerszám.

Hogyan javítják a titán-nitridhez hasonló bevonatok a vágóélt?

Az alapanyag csak a fele a történetnek. Hogy a legtöbbet hozzuk ki egy szerszámból, gyakran vékony bevonatot viszünk fel. A leghíresebb a fúrószárakon látható arany színű bevonat: Titán-nitrid (TiN).

A bevonatok több célt szolgálnak:

1. Keménység: Ezek keményebbek, mint az aljzat, védik a vágóél.
2. Kenőképesség: Csökkentik a súrlódást a szerszám és a forgács között, csökkentve a hőt.
3. Hőkorlát: Alacsonyabbak hővezető képesség, megtartja a hőt a forgácsban és ki a szerszámból.

A TiN mellett olyan fejlett bevonatokat használunk, mint a titán-karbonitrid (TiCN) és az alumínium-titán-nitrid (AlTiN). Az AlTiN különösen jó keményfém vágószerszámok száraz megmunkálásnál használják, mert amikor felmelegszik, védőréteget képez alumínium-oxid.

Milyen szempontok vezérelhetik a vágószerszám kiválasztását?

A a vágószerszám anyagának kiválasztása nem lehet találgatás. Kiszámított döntésnek kell lennie meghatározott változók alapján. Amikor konzultálunk az ügyfelekkel a mi Keményfém fúrók, kérdezzük:

1. Munkadarab anyaga: Lágy alumínium vagy koptató öntöttvas? Anyagok, mint A titánhoz speciális kémiai tulajdonságokkal rendelkező eszközökre van szükség a beragadás megelőzése érdekében.
2. Keménység: Ha a HRC 50 felett van, akkor nagy teljesítményű keményfémre vagy CBN-re van szüksége.
3. A gép állapota: Merev az orsód? Ha igen, használhat keményebb, törékenyebb minőséget is. Ha nem, akkor keménység kell.
4. Gyártási mennyiség: Egy prototípus esetében a HSS olcsó és jó lehet. 10 000 alkatrész esetén a bevonat alkatrészenkénti költsége keményfém eszköz jóval alacsonyabb.

A megfelelő eszköz az, amelyik a legalacsonyabb költséget nyújtja furatonként vagy megmunkált felületenként, nem feltétlenül az, amelyik a legalacsonyabb árcédulával rendelkezik a dobozon.

Hogyan határozzuk meg és mérjük a szerszám élettartamát különböző anyagokban?

A szerszám élettartama általában az az idő, amikor egy szerszám hatékonyan vág, mielőtt meghibásodik vagy elfogadhatatlan alkatrészeket gyártana. A kudarcok miatt következnek be szerszámkopás, forgácsolás vagy képlékeny deformáció.

In cementált keményfém vágás, kiszámítható viselési mintákat keresünk. Azt akarjuk, hogy az oldalsó kopás lassan és egyenletesen növekedjen. Ha a vágóél forgácsok (mikrorepedések), a szerszám katasztrofálisan meghibásodhat.

Különböző vágás típusai eltérő kopást generálnak.

• Kráter viselése: Homorú mélyedés a szerszám arc, amelyet kémiai reakció és hő okoz. Gyakori acélvágásnál.
• Oldalsó kopás: Kopás a szerszám oldalán. A legtöbb számára ez a normális élettartam-végi mechanizmus keményfém szerszámok.

Anyagok használata magas forró keménység és kémiai stabilitás (pl titán-karbid bevonatok ill szilícium-nitrid kerámia) késlelteti ezeket a kopási mechanizmusokat.

Hogyan befolyásolja a hővezető képesség a vágási folyamatot?

A hő az ellenség. Egy anyag hőtűrő képességét az határozza meg hővezető képesség.

Bizonyos esetekben nagy vezetőképességre van szükség. Például a PCD (gyémánt) nagyon magas hővezető képességgel rendelkezik, ami segít elvezetni a hőt a vágási zónából megmunkáláskor alumínium.

Más esetekben alacsony vezetőképességet szeretne. Kerámia vágószerszám anyaga gyakran alacsony hővezető képességgel rendelkezik. Ez megtartja a hőt a forgácsban és a munkadarabban, védve a szerszám szerkezetét. Ez azonban azt is jelenti, hogy a kerámia fogékony hősokk. Ha hűtőfolyadékot fúj a forró kerámiabetétre, az megrepedhet, mint egy forró üveg a hideg vízben.

Ennek megértése segít vágószerszám kiválasztása stratégiák – például, hogy nedvesen (hűtőfolyadékkal) vagy szárazon futtassuk.

A költségek és a teljesítmény egyensúlya: a gyártó nézőpontja

Gyártóként a Cementált keményfém betétek, gyakran el kell magyaráznom a forgalmazóknak, hogy egy eszköz miért kerül annyiba, amennyibe kerül.

Egy szabványos szerszám durvább szemcsét használhat volfrámkarbid. Ez olcsóbb. A prémium szerszámok szubmikro szemcsés karbidot használnak 12% kobalttal és többrétegű nanobevonattal. A prémium eszköz 30%-kal többe kerülhet, de 300%-kal tovább tart.

Mert megmunkálási műveletek ahol az állásidő drága (például egy hatalmas automatizált gyártósoron), a drága szerszám valójában az olcsóbb megoldás. Egy egyszeri javítást végző kis munkaműhely esetében azonban a magas vágás a prémium kategóriák teljesítménye túlzás lehet.

A útmutató a vágószerszámhoz A vásárlás egyszerű: az alkatrészenkénti költséget számítsa ki, ne a szerszámonkénti költséget.

Összefoglalás: A vágószerszámok anyagának kiválasztásához szükséges legfontosabb tudnivalók

Navigálás a világban vágószerszám-betétek a szilárd eszközök pedig összetettek lehetnek. Íme a legfontosabb dolgok, amelyeket érdemes megjegyezni ebből az útmutatóból:

• A cementált karbid a király: A legjobb egyensúlyt kínálja keménység és szívóssága 80%-ára vágási alkalmazások.
• Az anyag párosítása: Ehhez használja a PCD-t színesfém anyagok tetszik alumínium. Használjon CBN-t kemény acélokhoz. Szuperötvözetekhez használjon kerámiát.
• Hőgazdálkodás: Magas hőmérséklet szerszámokat megölni. Válassza ki a megfelelő anyagokat forró keménység és hővezető képesség.
• A bevonatok jelentősége: Titán-nitrid és más PVD/CVD bevonatok jelentősen meghosszabbítják szerszám élettartama a súrlódás csökkentésével és a hő blokkolásával.
• Költség vs. érték: Ne csak az árcédulát nézd. A éles vágóél ami tovább tart, csökkenti a gép leállási idejét és a selejt arányát.
• A HSS-nek van egy rése: Ne engedményezzen gyorsacél instabil beállításokhoz vagy régebbi gépekhez ahol szívósság veri a sebességet.

A Drillstarnál elkötelezettek vagyunk amellett, hogy segítsünk Önnek megtalálni a megfelelő vágószerszám a munkáért. Akár szabványra van szüksége Fúrószár köszörűgép megoldások vagy egyedi keményfém profilok, az anyag tudományának megértése az első lépés a megmunkálás sikere felé.