Ang Pinakamahusay na Gabay sa Paggupit ng Mga Materyales ng Tool: Bakit Pinamahalaan ng Carbide at Advanced na Composites ang Shop Floor

Kung mayroong isang bagay na nagpapanatili sa isang manager ng machine shop na gising sa gabi, ito ay ang takot sa hindi pantay na pagganap ng tool. Alam mo ang pakiramdam. Mayroon kang napakalaking pagkakasunud-sunod ng mga bahagi ng aerospace, tumatakbo ang makina, at biglang—na-snap. Nasira ang tool, na-scrap ang bahagi, at natatamaan ang iyong margin. Sa Dezhou Drillstar Cutting Tool Co., Ltd, nakikita naming patuloy na gumagana ang sitwasyong ito. Ang ugat na dahilan? Kadalasan, hindi ito ang makina; ito ay ang pagpili ng materyal na tool sa pagputol.

Ang artikulong ito ay ang iyong komprehensibong gabay sa pag-unawa sa materyal na tool sa pagputol tanawin. Susuriin natin nang malalim kung bakit karbid ay naging pamantayan sa industriya, galugarin kung saan ceramic cutting tool lumiwanag, at tumingin sa mga superhard na materyales tulad ng cubic boron nitride. Kung nag-cutting ka cast iron, aluminyo, o tumigas na bakal, ang pag-unawa sa mga katangian ng mga materyales na ito ay ang sikreto sa mas mahusay na pag-unlock buhay ng kasangkapan at pagtatapos sa ibabaw.

Bakit mahalaga ang pagpili ng cutting tool material para sa iyong mga operasyon sa machining?

Ang pagpili ng cutting tool ay arguably ang pinakamahalagang desisyon sa proseso ng pagmamanupaktura. Ang kasangkapan sa paggupit ay ang punto ng contact sa pagitan ng iyong mahal kasangkapan sa makina at ang hilaw workpiece. Kung nabigo ang contact point na iyon, hihinto ang lahat.

Una, isaalang-alang ang init. Sa panahon ng mga operasyon sa machining, mga temperatura sa cutting edge maaaring pumailanglang sa higit sa 1000°C. Kung ang materyal na tool sa pagputol kulang mainit na tigas, ito ay lalambot at mababago. Ito ay humahantong sa mahihirap na pagpapaubaya at isang tinanggihang bahagi. Mga materyales na ginagamit sa paggupit dapat panatilihin ang kanilang katatagan kahit na ang init ay naka-on.

Pangalawa, kailangan nating pag-usapan wear resistance. Ang isang tool na masyadong mabilis maubos ay nangangailangan ng madalas na pagbabago. Pinapatay ng downtime na ito ang kahusayan. Sa pamamagitan ng pagpili ng tamang cutting tool na may naaangkop na balanse ng tibay at paglaban sa pagsusuot, tinitiyak mong patuloy na gumagalaw ang iyong linya ng produksyon. Ito ay tungkol sa predictability. Kapag ang isang distributor na tulad mo ay nagbebenta ng tool sa isang machine shop, kailangan nilang malaman na tatagal ito ng 500 parts, hindi mabibigo sa 50.

Ano ang mga pangunahing uri ng mga materyales sa paggupit na magagamit ngayon?

Ang kasaysayan ng pagputol ng metal ay talagang isang kasaysayan ng agham ng materyal. Sa nakalipas na siglo, lumipat kami mula sa mga simpleng carbon steel patungo sa mga advanced na composite na maaaring maghiwa sa mga tumigas na haluang metal tulad ng mantikilya.

Narito ang isang mabilis na breakdown ng mga uri ng mga materyales sa paggupit karaniwang nakikita natin:

• High-Speed Steel (HSS): Ang lumang maaasahan. Matigas, ngunit kulang sa bilis.
• Cemented Carbide: Ang workhorse. Magaling wear resistance at mga kakayahan sa bilis.
• Mga keramika: Ang bilis ng mga demonyo. Mahusay para sa mataas na init, ngunit malutong.
• Mga Cermet: Isang timpla ng ceramic at metal. Mahusay para sa pagtatapos.
• Superhard Materials (CBN at PCD): Ang mga espesyalista para sa matinding tigas o nakasasakit na mga materyales.

Pag-unawa sa mga ito mga uri ng pagputol tinutulungan ka ng mga materyales na itugma ang tool sa application. Hindi ka gagamit ng martilyo ng salamin upang magmaneho ng pako, at hindi mo dapat gamitin ang HSS upang gawing tumigas ang bakal na amag.

Bakit ang cemented carbide ang pamantayan ng industriya para sa modernong machining?

Kung pupunta ka sa anumang modernong tindahan ng CNC, ang karamihan sa mga tool na nakikita mo—mga end mill, drill, insert—ay gawa sa sementadong karbid. Ngunit ano nga ba ito?

Sementadong karbid ay isang pinagsama-samang materyal. Binubuo ito ng mahirap tungsten carbide mga particle na pinagsasama-sama ng isang metal na panali, kadalasang kobalt. Isipin ito tulad ng kongkreto: ang tungsten ay ang pinagsama-samang (bato), at ang kobalt ay ang semento. Nagbibigay ang kumbinasyong ito mga kasangkapan sa karbid isang natatanging kalamangan. Ang mga ito ay hindi kapani-paniwalang mahirap, nag-aalok ng mataas wear resistance, ngunit ang kobalt binder ay nagbibigay ng sapat na katigasan upang mapaglabanan ang mga puwersa ng pagputol nang hindi agad nabasag.

Sa Drillstar, gumagamit kami ng mataas na kalidad na micro-grain karbid rods sa paggawa ng aming Solid Carbide Rods. Kung mas pino ang butil, mas matalas ang gilid na maaari nating gilingin, at mas malakas ang tool. Mga tool sa pagputol ng karbida ay maaaring tumakbo sa bilis na 2 hanggang 3 beses na mas mabilis kaysa sa HSS, na direktang nagsasalin sa pera na natipid sa oras ng makina.

Paano maihahambing ang mga tool na High-Speed Steel (HSS) sa mga tool sa pagputol ng karbida?

Baka magtaka ka, kung karbid ay napakahusay, bakit mataas na bilis ng bakal umiiral pa rin? Mataas na bilis ng bakal (HSS) ay isang rebolusyon noong ito ay ipinakilala, na nagpapahintulot sa marami mataas na bilis ng pagputol kaysa mas matanda mga bakal na kasangkapan sa carbon.

Ang pangunahing bentahe ng HSS ay ang tibay nito. Maaari itong sumipsip ng mga pagkabigla at panginginig ng boses na pumuputok karbid kasangkapan. Ginagawa nitong perpekto ang HSS para sa:

• Mas luma, hindi gaanong matatag na mga makina.
• Mga interrupted cut.
• Mga kumplikadong tool sa anyo na mahirap gilingin mula sa solid carbide.

Gayunpaman, ang HSS ay may malaking kahinaan: mainit na tigas. Kapag ang bilis ng pagputol tumataas, mabilis na nabubuo ang init. Sa humigit-kumulang 600°C, Nawawala ang tigas ng HSS. Sa kaibahan, cemented carbide tools panatilihin ang kanilang katigasan sa mas mataas na temperatura. Para sa mga kapaligirang may mataas na produksyon kung saan ang cycle time ay hari, pagputol ng karbid ay halos palaging ang superior pagpipilian.

Kailan mo dapat gamitin ang mga ceramic cutting tool sa iyong makina?

Mga tool sa paggupit ng seramik ay isang kaakit-akit na kategorya. Ang mga ito ay pangunahing binubuo ng aluminyo oksido o silikon nitride. Ang mga materyales na ito ay hindi kapani-paniwalang matigas at matatag sa kemikal. Hindi sila nagre-react sa materyal ng workpiece, na pumipigil sa isang uri ng pagsusuot na tinatawag na crater wear.

Paggupit ng seramik kumikinang sa mga partikular na senaryo:

1. Mataas na Bilis ng Pagliko: Maaari kang magpatakbo ng mga keramika sa hindi kapani-paniwalang bilis ng ibabaw.
2. Mahirap na Pagliko: Machining hardened steel (hanggang sa 60-65 HRC).
3. Mga superalloy: Machining nickel-based alloys na ginagamit sa mga jet engine.

gayunpaman, mga materyales na seramik mayroon mababang thermal shock resistance (sa ilang mga grado) at napaka malutong. Kung mayroon kang makina na may maluwag na bearings o kung gumagawa ka ng mabibigat na interrupted cut, a ceramic cutting tool baka mabasag. Nangangailangan sila ng mahigpit na pag-setup. Ngunit kapag inilapat nang tama, ceramic cutting tool maaaring mag-alis ng metal sa mga rate na iyon karbid hindi lang mahawakan.

Ano ang Cubic Boron Nitride (CBN) at bakit ito ang pangalawang pinakamahirap na materyal?

Kapag pinag-uusapan natin ang pinakamahirap na materyales sa mundo, ang brilyante ang numero uno. Ngunit nasa likod nito cubic boron nitride (CBN). Ang CBN ay ang pangalawang pinakamahirap na materyal kilala ng tao.

Pangunahing ginagamit ang CBN para sa paggawa ng mga hard ferrous na metal. Hindi tulad ng brilyante, ang CBN ay hindi tumutugon sa carbon sa mataas na temperatura, na ginagawang ligtas para sa pagputol ng bakal. Ginagamit ang mga kasangkapan na may mga tip sa CBN sa mga pinatigas na bakal, cast iron, at sintered na bakal.

Ang paggamit ng CBN ay nagpapahintulot sa mga tagagawa na palitan ang mga operasyon ng paggiling ng machining. Ito ay isang proseso na kilala bilang "hard turning." Sa halip na mag-set up ng grinding wheel, gumamit ka ng CBN insert para gawing laki ang isang hardened shaft. Ito ay higit na mas mabilis at mas environment friendly dahil gumagamit ito ng mas kaunting coolant.

Ang mga tool sa paggupit ng brilyante (PCD) ba ang tunay na solusyon para sa mga non-ferrous na materyales?

Ang Polycrystalline Diamond (PCD) na mga tool ay ang pinakamahirap na cutting tool na magagamit. Pagputol ng brilyante nag-aalok ng walang kapantay wear resistance. Gayunpaman, mayroong isang catch. Hindi ka maaaring gumamit ng brilyante sa pagputol ng bakal.

Bakit? Dahil ang bakal ay naglalaman ng carbon, at ang brilyante ay purong carbon. Sa mataas na temperatura ng machining, ang mga carbon atom sa brilyante ay gustong lumipat sa bakal. Nagdudulot ito ng mabilis na pagkasuot ng kemikal.

Samakatuwid, Mga tool sa PCD ay ang pinakamahusay na tool sa pagputol pagpipilian para sa non-ferrous na materyales. Kabilang dito ang:

• aluminyo mga haluang metal (lalo na ang high-silicon na aluminyo na ginagamit sa mga makina ng sasakyan).
• Copper at tanso.
• Mga composite ng carbon fiber.
• Mga nakasasakit na materyales tulad ng kahoy at keramika.

Kung ikaw ay gumagawa ng mga aluminum housing para sa electronics, ang isang PCD tool ay maaaring tumagal ng 50 hanggang 100 beses na mas mahaba kaysa sa isang cemented carbide cutting tool.

Paano pinapabuti ng mga coatings tulad ng Titanium Nitride ang cutting edge?

Ang batayang materyal ay kalahati lamang ng kuwento. Upang masulit ang isang tool, madalas kaming naglalagay ng manipis na patong. Ang pinakasikat ay ang kulay gintong patong na nakikita mo sa mga drill bits: Titanium Nitride (TiN).

Ang mga coatings ay nagsisilbi sa ilang mga layunin:

1. tigas: Ang mga ito ay mas mahirap kaysa sa substrate, pinoprotektahan ang cutting edge.
2. Lubricity: Binabawasan nila ang alitan sa pagitan ng tool at chip, na binabawasan ang init.
3. Thermal Barrier: Mayroon silang mas mababa thermal conductivity, pinapanatili ang init sa chip at sa labas ng tool.

Higit pa sa TiN, gumagamit kami ng mga advanced na coating tulad ng Titanium Carbonitride (TiCN) at Aluminum Titanium Nitride (AlTiN). Ang AlTiN ay partikular na mabuti para sa mga tool sa pagputol ng karbida ginagamit sa dry machining dahil kapag uminit, ito ay bumubuo ng protective layer ng aluminyo oksido.

Anong mga salik ang dapat gumabay sa iyong pagpili ng cutting tool?

Ang pagpili ng materyal na tool sa pagputol hindi dapat hulaan. Ito ay dapat na isang kinakalkula na desisyon batay sa mga partikular na variable. Kapag kumunsulta kami sa mga kliyente tungkol sa aming Mga Carbide Drill, tanong namin:

1. Materyal ng Workpiece: Ito ba ay malambot na aluminyo o nakasasakit na bakal? Mga materyales tulad ng Ang titanium ay nangangailangan ng mga tool na may mga partikular na katangian ng kemikal upang maiwasan ang pagsamsam.
2. tigas: Kung ang HRC ay higit sa 50, kailangan mo ng high-performance carbide o CBN.
3. Kundisyon ng makina: Matigas ba ang spindle mo? Kung oo, maaari kang gumamit ng mas mahirap, mas malutong na mga marka. Kung hindi, kailangan mo ng katigasan.
4. Dami ng Produksyon: Para sa isang prototype, maaaring mura at maayos ang HSS. Para sa 10,000 parts, ang cost-per-part ng isang coated karbid mas mababa ang tool.

Ang tamang kasangkapan ay ang nagbibigay sa iyo ng pinakamababang halaga sa bawat butas o bawat machined surface, hindi naman ang may pinakamababang tag ng presyo sa kahon.

Paano natin tinutukoy at sinusukat ang buhay ng tool sa iba't ibang materyales?

Buhay ng kasangkapan ay karaniwang tinukoy bilang ang oras na mabisang pumutol ang isang kasangkapan bago ito mabigo o makagawa ng mga hindi katanggap-tanggap na bahagi. Nangyayari ang mga pagkabigo dahil sa pagsusuot ng kasangkapan, chipping, o plastic deformation.

Sa cemented carbide cutting, naghahanap kami ng mga predictable na pattern ng pagsusuot. Gusto naming lumago nang dahan-dahan at pantay ang flank wear. Kung ang cutting edge chips (micro-cracks), ang tool ay maaaring mabigo sa sakuna.

magkaiba mga uri ng pagputol bumuo ng iba't ibang pagsusuot.

• Crater Wear: Isang malukong depresyon sa mukha ng kasangkapan, sanhi ng kemikal na reaksyon at init. Karaniwan sa pagputol ng bakal.
• Flank Wear: Abrasion sa gilid ng tool. Ito ang normal na end-of-life na mekanismo para sa karamihan mga kasangkapan sa karbid.

Paggamit ng mga materyales na may mataas mainit na tigas at katatagan ng kemikal (tulad ng titan carbide mga patong o silikon nitride ceramics) ay naaantala ang mga mekanismo ng pagsusuot na ito.

Paano nakakaapekto ang thermal conductivity sa proseso ng pagputol?

Ang init ang kalaban. Ang kakayahan ng isang materyal na humawak ng init ay tinutukoy nito thermal conductivity.

Sa ilang mga kaso, gusto mo ng mataas na conductivity. Halimbawa, ang PCD (diamond) ay may napakataas na thermal conductivity, na tumutulong sa paghila ng init palayo sa cutting zone kapag nagmi-machining. aluminyo.

Sa ibang mga kaso, gusto mo ng mababang kondaktibiti. Ceramic cutting tool na materyal madalas ay may mababang thermal conductivity. Pinapanatili nito ang init sa chip at sa workpiece, na pinoprotektahan ang istraktura ng tool. Gayunpaman, nangangahulugan din ito ng ceramic ay madaling kapitan sa thermal shock. Kung magpapasabog ka ng coolant sa isang mainit na ceramic insert, maaari itong pumutok na parang mainit na baso sa malamig na tubig.

Ang pag-unawa dito ay nakakatulong sa pagpili ng cutting tool mga diskarte—gaya ng kung basa (may coolant) o tuyo.

Pagbabalanse ng Gastos kumpara sa Pagganap: Isang Perspektibo ng Manufacturer

Bilang isang tagagawa ng Mga Cemented Carbide Insert, madalas kong kailangang ipaliwanag sa mga distributor kung bakit nagkakahalaga ang isang tool sa ginagawa nito.

Ang isang karaniwang tool ay maaaring gumamit ng mas magaspang na butil tungsten carbide. Ito ay mas mura. Gumagamit ang isang premium na tool ng sub-micro grain carbide na may 12% cobalt at isang multi-layer nano-coating. Ang premium na tool ay maaaring nagkakahalaga ng 30% na mas mataas ngunit tumagal ng 300% na mas mahaba.

Para sa mga operasyon sa machining kung saan mahal ang downtime (tulad ng sa isang napakalaking automated na linya ng produksyon), ang mamahaling tool ay talagang mas murang opsyon. Gayunpaman, para sa isang maliit na tindahan ng trabaho na gumagawa ng isang beses na pag-aayos, ang mataas na pagputol ang pagganap ng mga premium na marka ay maaaring maging labis.

Ang gabay sa cutting tool ang pagbili ay simple: kalkulahin ang gastos sa bawat bahagi, hindi ang gastos sa bawat tool.

Buod: Mga Pangunahing Takeaway para sa Pagpili ng Mga Materyales ng Cutting Tool

Pag-navigate sa mundo ng pagsingit ng cutting tool at ang mga solidong kasangkapan ay maaaring maging kumplikado. Narito ang pinakamahalagang bagay na dapat tandaan mula sa gabay na ito:

• Ang Cemented Carbide ay Hari: Nag-aalok ito ng pinakamahusay na balanse ng tigas at katigasan para sa 80% ng pagputol ng mga aplikasyon.
• Itugma ang Materyal: Gamitin ang PCD para sa non-ferrous na materyales parang aluminyo. Gamitin ang CBN para sa matigas na bakal. Gumamit ng mga keramika para sa mga superalloy.
• Pamamahala ng init: Mataas na temperatura pumatay ng mga kasangkapan. Pumili ng mga materyales na may angkop mainit na tigas at thermal conductivity.
• Mahalaga ang mga Coating: Titanium nitride at iba pang PVD/CVD coatings ay makabuluhang umaabot buhay ng kasangkapan sa pamamagitan ng pagbabawas ng alitan at pagharang ng init.
• Halaga kumpara sa Halaga: Huwag lamang tingnan ang tag ng presyo. A matalim cutting edge na tumatagal ng mas matagal na binabawasan ang machine downtime at scrap rate.
• May Niche ang HSS: Huwag discount mataas na bilis ng bakal para sa mga hindi matatag na setup o mas lumang machine kung saan katigasan tumibok ng bilis.

Sa Drillstar, nakatuon kaming tulungan kang mahanap ang tamang cutting tool para sa trabaho. Kung kailangan mo ng pamantayan Drill Bit Grinding Machine mga solusyon o pasadyang mga profile ng karbida, ang pag-unawa sa agham ng materyal ay ang unang hakbang tungo sa tagumpay sa machining.