Se c’è una cosa che tiene sveglio la notte il direttore di un’officina meccanica, è la paura di prestazioni incoerenti degli utensili. Conosci la sensazione. Hai un enorme ordine di parti aerospaziali, la macchina è in funzione e all'improvviso... scatta. Lo strumento si rompe, la parte viene scartata e il tuo margine subisce un duro colpo. Alla Dezhou Drillstar Cutting Tool Co., Ltd, vediamo questo scenario riprodursi costantemente. La causa principale? Spesso non è la macchina; è il scelta del materiale dell'utensile da taglio.
Questo articolo è la tua guida completa per comprendere il materiale dell'utensile da taglio paesaggio. Approfondiremo il perché carburo è diventato lo standard del settore, esplora dove utensili da taglio in ceramica brillare e guardare materiali superduri come nitruro di boro cubico. Sia che tu stia tagliando ghisa, alluminio, ovvero acciaio temprato, comprendere le proprietà di questi materiali è il segreto per sbloccarsi al meglio vita dell'utensile e finitura superficiale.
Perché la scelta del materiale da taglio è fondamentale per le vostre operazioni di lavorazione?
Il scelta dell'utensile da taglio è probabilmente la decisione più importante nel processo di produzione. Il strumento di taglio è il punto di contatto tra il tuo costoso macchina utensile e il crudo pezzo. Se quel punto di contatto fallisce, tutto il resto si ferma.
Innanzitutto, considera il caldo. Durante operazioni di lavorazione, temperature al all'avanguardia può salire fino a oltre 1000°C. Se il materiale dell'utensile da taglio manca durezza a caldo, si ammorbidirà e si deformerà. Ciò porta a tolleranze scarse e ad una parte rifiutata. Materiali utilizzati negli utensili da taglio devono mantenere la loro stabilità anche quando il fuoco è acceso.
In secondo luogo, dobbiamo parlare resistenza all'usura. Uno strumento che si usura troppo velocemente richiede frequenti modifiche. Questo tempo di inattività uccide l’efficienza. Scegliendo il utensile da taglio giusto con il giusto equilibrio di tenacità e resistenza all'usura, ti assicuri che la tua linea di produzione continui a muoversi. Si tratta di prevedibilità. Quando un distributore come te vende uno strumento a un'officina meccanica, deve sapere che durerà per 500 pezzi e non si guasterà a 50.
Quali sono i principali tipi di materiali per utensili da taglio oggi disponibili?
La storia di taglio dei metalli è davvero una storia della scienza dei materiali. Nel corso dell’ultimo secolo, siamo passati dai semplici acciai al carbonio ai compositi avanzati in grado di tagliare leghe indurite come il burro.
Ecco una rapida ripartizione del tipi di materiali per utensili da taglio comunemente vediamo:
- Acciaio ad alta velocità (HSS): Il vecchio affidabile. Duro, ma manca di velocità.
- Carburo cementato: Il cavallo di battaglia. Eccellente resistenza all'usura e capacità di velocità.
- Ceramica: I demoni della velocità. Ottimo per il calore elevato, ma fragile.
- Cermet: Una miscela di ceramica e metallo. Ottimo per rifinire.
- Materiali superduri (CBN e PCD): Gli specialisti della durezza estrema o dei materiali abrasivi.
Comprenderli tipologie di taglio materiali ti aiuta ad abbinare lo strumento all'applicazione. Non utilizzeresti un martello di vetro per piantare un chiodo e non dovresti usare l'HSS per trasformare l'acciaio per stampi temprato.
Perché il metallo duro è lo standard industriale per la lavorazione moderna?
Se entri in una moderna officina CNC, la stragrande maggioranza degli utensili che vedi (frese, punte, inserti) sono realizzati in carburo cementato. Ma di cosa si tratta esattamente?
Carburo cementato è un materiale composito. Consiste in duro carburo di tungsteno particelle cementate insieme da un legante metallico, solitamente cobalto. Pensatelo come il cemento: il tungsteno è l'aggregato (pietra) e il cobalto è il cemento. Questa combinazione dà utensili in metallo duro un vantaggio unico. Sono incredibilmente duri e offrono risultati elevati resistenza all'usura, ma il legante al cobalto fornisce una tenacità sufficiente per resistere alle forze di taglio senza frantumarsi immediatamente.
Noi di Drillstar utilizziamo micrograna di alta qualità carburo canne per realizzare i ns Barre in metallo duro integrale. Più fine è la grana, più affilato sarà il bordo che potremo affilare e più forte sarà l'utensile. Utensili da taglio in metallo duro può funzionare a velocità da 2 a 3 volte più veloci dell'HSS, il che si traduce direttamente in un risparmio di denaro sul tempo della macchina.
Come si confrontano gli utensili in acciaio super rapido (HSS) con gli utensili da taglio in metallo duro?
Potresti chiederti se carburo è così bello, perché lo fa acciaio rapido esistono ancora? Acciaio ad alta velocità (HSS) è stata una rivoluzione quando è stata introdotta, consentendo molto elevate velocità di taglio più vecchio acciai per utensili al carbonio.
Il vantaggio principale dell'HSS è la sua tenacità. Può assorbire urti e vibrazioni che potrebbero spezzare a carburo strumento. Ciò rende l'HSS ideale per:
- Macchine più vecchie e meno stabili.
- Tagli interrotti.
- Utensili dalla forma complessa difficili da rettificare dal metallo duro integrale.
Tuttavia, l’HSS ha un grosso punto debole: durezza a caldo. Quando il velocità di taglio aumenta, il calore si genera rapidamente. A circa 600°C L'HSS perde la sua durezza. Al contrario, utensili in metallo duro mantengono la loro durezza a temperature molto più elevate. Per ambienti ad alta produzione in cui il tempo ciclo è fondamentale, taglio al carburo è quasi sempre la scelta migliore.
Quando dovresti utilizzare gli utensili da taglio per ceramica nella tua macchina?
Utensili da taglio in ceramica sono una categoria affascinante. Sono composti principalmente da ossido di alluminio o nitruro di silicio. Questi materiali sono incredibilmente duri e chimicamente stabili. Non reagiscono con il materiale del pezzo, che impedisce un tipo di usura chiamata usura a cratere.
Taglio della ceramica brilla in scenari specifici:
- Tornitura ad alta velocità: Puoi far lavorare la ceramica a velocità superficiali incredibili.
- Tornitura dura: Lavorazione di acciaio temprato (fino a 60-65 HRC).
- Superleghe: Lavorazione di leghe a base di nichel utilizzate nei motori a reazione.
Tuttavia, materiali ceramici avere termica bassa resistenza agli urti (in alcuni gradi) e sono molto fragili. Se si dispone di una macchina con cuscinetti allentati o se si eseguono tagli pesanti e interrotti, a utensile da taglio in ceramica potrebbe frantumarsi. Richiedono una configurazione rigida. Ma se applicato correttamente, utensili da taglio in ceramica può rimuovere il metallo a velocità tali carburo semplicemente non posso toccare.
Cos'è il nitruro di boro cubico (CBN) e perché è il secondo materiale più duro?
Quando parliamo dei materiali più duri sulla terra, il diamante è il numero uno. Ma proprio dietro c'è nitruro di boro cubico (CBN). Il CBN è il secondo materiale più duro conosciuto dall'uomo.
Il CBN viene utilizzato principalmente per la lavorazione di metalli ferrosi duri. A differenza del diamante, il CBN non reagisce con il carbonio alle alte temperature, rendendolo sicuro per il taglio dell'acciaio. Vengono utilizzati strumenti con punte in CBN per la lavorazione di acciai temprati, ghise e ferri sinterizzati.
L'utilizzo del CBN consente ai produttori di sostituire le operazioni di rettifica con la lavorazione meccanica. Questo è un processo noto come "tornitura dura". Invece di montare una mola, si utilizza un inserto CBN per trasformare un albero temprato a misura. Questo è molto più veloce ed ecologico poiché utilizza meno refrigerante.
Gli utensili da taglio diamantati (PCD) sono la soluzione definitiva per i materiali non ferrosi?
Gli utensili in diamante policristallino (PCD) sono gli utensili da taglio più duri disponibili. Taglio del diamante offre ineguagliabili resistenza all'usura. Tuttavia, c’è un problema. Non è possibile utilizzare il diamante per tagliare l'acciaio.
Perché? Perché l'acciaio contiene carbonio e il diamante è carbonio puro. Alle alte temperature di lavorazione, gli atomi di carbonio del diamante vogliono migrare nell'acciaio. Ciò provoca una rapida usura chimica.
Pertanto, Strumenti PCD sono i miglior strumento di taglio scelta per materiali non ferrosi. Ciò include:
- Alluminio leghe (in particolare alluminio ad alto contenuto di silicio utilizzato nei motori automobilistici).
- Rame e ottone.
- Compositi in fibra di carbonio.
- Materiali abrasivi come il legno e la ceramica.
Se si lavorano custodie in alluminio per componenti elettronici, un utensile PCD può durare da 50 a 100 volte di più di un utensile da taglio in carburo cementato.
In che modo i rivestimenti come il nitruro di titanio migliorano il tagliente?
Il materiale di base è solo metà della storia. Per ottenere il massimo da uno strumento, spesso applichiamo un rivestimento sottile. Il più famoso è quel rivestimento color oro che vedi sulle punte del trapano: Nitruro di titanio (TiN).
I rivestimenti hanno diversi scopi:
- Durezza: Sono più duri del substrato, proteggendolo all'avanguardia.
- Lubrificazione: Riducono l'attrito tra l'utensile e il truciolo, riducendo il calore.
- Barriera Termica: Hanno un valore inferiore conduttività termica, mantenendo il calore nel truciolo e fuori dall'utensile.
Oltre al TiN, utilizziamo rivestimenti avanzati come il carbonitruro di titanio (TiCN) e il nitruro di alluminio e titanio (AlTiN). AlTiN è particolarmente indicato per utensili da taglio in carburo utilizzato nelle lavorazioni a secco perché quando diventa caldo forma uno strato protettivo di ossido di alluminio.
Quali fattori dovrebbero guidare la scelta dell’utensile da taglio?
Il scelta del materiale dell'utensile da taglio non dovrebbe essere un'ipotesi. Dovrebbe essere una decisione calcolata basata su variabili specifiche. Quando ci consultiamo con i clienti riguardo al nostro Punte in carburo, chiediamo:
- Materiale del pezzo: È alluminio morbido o ghisa abrasiva? Materiali come il titanio richiede strumenti con proprietà chimiche specifiche per evitare grippaggi.
- Durezza: Se l'HRC è superiore a 50, è necessario il metallo duro o il CBN ad alte prestazioni.
- Condizioni della macchina: Il tuo mandrino è rigido? Se sì, puoi utilizzare qualità più dure e fragili. In caso contrario, hai bisogno di tenacia.
- Volume di produzione: Per un prototipo, l'HSS potrebbe essere economico e valido. Per 10.000 parti, il costo per parte di un rivestimento carburo lo strumento è molto più basso.
Il strumento giusto è quello che ti offre il costo più basso per foro o per superficie lavorata, non necessariamente quello con il prezzo più basso sulla scatola.
Come definiamo e misuriamo la durata dell'utensile nei diversi materiali?
Durata dell'utensile è generalmente definito come il tempo in cui un utensile taglia in modo efficace prima di guastarsi o produrre parti inaccettabili. I fallimenti si verificano a causa di usura degli utensili, scheggiature o deformazioni plastiche.
Dentro taglio del carburo cementato, cerchiamo modelli di usura prevedibili. Vogliamo che l'usura sui fianchi cresca lentamente e in modo uniforme. Se il all'avanguardia scheggiature (micro-fessure), l'utensile può guastarsi in modo catastrofico.
Diverso tipologie di taglio generare un'usura diversa.
- Usura del cratere: Una depressione concava sul faccia dell'utensile, causato dalla reazione chimica e dal calore. Comune nel taglio dell'acciaio.
- Usura sui fianchi: Abrasione sul lato dell'utensile. Questo è il normale meccanismo di fine vita per la maggior parte utensili in metallo duro.
Utilizzando materiali ad alto durezza a caldo e stabilità chimica (es carburo di titanio rivestimenti o nitruro di silicio ceramica) ritarda questi meccanismi di usura.
In che modo la conduttività termica influisce sul processo di taglio?
Il caldo è il nemico. La capacità di un materiale di gestire il calore è definita dalla sua conduttività termica.
In alcuni casi, si desidera un'elevata conduttività. Ad esempio, il PCD (diamante) ha una conduttività termica molto elevata, che aiuta ad allontanare il calore dalla zona di taglio durante la lavorazione alluminio.
In altri casi, si desidera una bassa conduttività. Materiale per utensili da taglio in ceramica spesso ha una bassa conduttività termica. Ciò mantiene il calore nel truciolo e nel pezzo in lavorazione, proteggendo la struttura dell'utensile. Tuttavia, questo significa anche il ceramica è suscettibile a shock termico. Se si fa esplodere il refrigerante su un inserto in ceramica caldo, potrebbe rompersi come un vetro caldo in acqua fredda.
Capire questo aiuta scelta dell'utensile da taglio strategie, ad esempio se funzionare a umido (con liquido refrigerante) o a secco.
Bilanciamento tra costi e prestazioni: la prospettiva di un produttore
In qualità di produttore di Inserti in carburo cementato, spesso devo spiegare ai distributori perché un utensile costa quello che fa.
Uno strumento standard potrebbe utilizzare una grana più grossa carburo di tungsteno. È più economico. Uno strumento premium utilizza metallo duro a grana submicro con il 12% di cobalto e un nanorivestimento multistrato. Lo strumento premium potrebbe costare il 30% in più ma durare il 300% in più.
Per operazioni di lavorazione dove i tempi di inattività sono costosi (come su una massiccia linea di produzione automatizzata), lo strumento costoso è in realtà l’opzione più economica. Tuttavia, per una piccola officina che esegue riparazioni una tantum, il taglio alto le prestazioni dei gradi premium potrebbero essere eccessive.
Il guida all'utensile da taglio acquistare è semplice: calcola il costo per pezzo, non il costo per utensile.
Riepilogo: punti chiave per la selezione dei materiali per utensili da taglio
Navigare nel mondo di inserti per utensili da taglio e gli strumenti solidi possono essere complessi. Ecco le cose più importanti da ricordare di questa guida:
- Il carburo cementato è il re: Offre il miglior equilibrio di durezza e tenacità per l'80%. applicazioni di taglio.
- Abbina il materiale: Usa PCD per materiali non ferrosi piace alluminio. Utilizzare CBN per gli acciai duri. Utilizzare la ceramica per le superleghe.
- Gestione del calore: Temperature elevate uccidere gli strumenti. Selezionare i materiali con appropriato durezza a caldo e conduttività termica.
- I rivestimenti contano: Nitruro di titanio e altri rivestimenti PVD/CVD si estendono in modo significativo vita dell'utensile riducendo l'attrito e bloccando il calore.
- Costo rispetto al valore: Non limitarti a guardare il prezzo. A tagliente affilato che dura più a lungo riduce i tempi di fermo macchina e il tasso di scarti.
- HSS ha una nicchia: Non fare sconti acciaio rapido per configurazioni instabili o macchine più vecchie dove tenacità batte la velocità.
Noi di Drillstar ci impegniamo ad aiutarti a trovare il utensile da taglio giusto per il lavoro. Se hai bisogno di standard Rettificatrice per punte da trapano soluzioni o profili personalizzati in metallo duro, comprendere la scienza del materiale è il primo passo verso il successo della lavorazione.
