Un cal bun are nevoie de o șa bună și folosește echipamente avansate de prelucrare CNC. Dacă sunt folosite instrumente greșite, va fi inutil! Selectarea materialului adecvat pentru scule are un impact mare asupra duratei de viață a sculei, eficienței prelucrării, calității procesării și costurilor de prelucrare. Acest articol oferă informații utile despre cunoștințele de cuțit, colectați-le și transmiteți-le, să învățăm împreună.
Materialele pentru scule ar trebui să aibă proprietăți de bază
Selectarea materialelor pentru scule are un impact mare asupra duratei de viață a sculei, eficienței prelucrării, calității procesării și costurilor de prelucrare. Uneltele trebuie să reziste la presiune ridicată, temperaturi ridicate, frecare, impact și vibrații la tăiere. Prin urmare, materialele pentru scule ar trebui să aibă următoarele proprietăți de bază:
(1) Duritate și rezistență la uzură. Duritatea materialului sculei trebuie să fie mai mare decât duritatea materialului piesei de prelucrat, care în general este necesar să fie peste 60HRC. Cu cât duritatea materialului sculei este mai mare, cu atât este mai bună rezistența la uzură.
(2) Forță și tenacitate. Materialele pentru scule trebuie să aibă rezistență și tenacitate ridicate pentru a rezista forțelor de tăiere, impactului și vibrațiilor și pentru a preveni ruperea fragilă și ciobirea sculei.
(3) Rezistență la căldură. Materialul sculei are o rezistență bună la căldură, poate rezista la temperaturi ridicate de tăiere și are o rezistență bună la oxidare.
(4) Performanța procesului și economie. Materialele pentru scule ar trebui să aibă performanțe bune de forjare, performanță de tratament termic, performanță de sudare; performanță de șlefuire etc. și ar trebui să urmărească un raport performanță-preț ridicat.
Tipuri, proprietăți, caracteristici și aplicații ale materialelor pentru scule
1. Materiale unelte diamantate
Diamantul este un alotrop al carbonului și este cel mai dur material găsit în natură. Uneltele de tăiere cu diamant au duritate mare, rezistență ridicată la uzură și conductivitate termică ridicată și sunt utilizate pe scară largă în prelucrarea metalelor neferoase și a materialelor nemetalice. În special în tăierea de mare viteză a aluminiului și aliajelor de siliciu-aluminiu, uneltele cu diamante sunt principalul tip de scule de tăiere greu de înlocuit. Uneltele diamantate care pot atinge eficiență ridicată, stabilitate ridicată și durată lungă de viață sunt instrumente indispensabile și importante în prelucrarea CNC modernă.
⑴ Tipuri de unelte diamantate
① Unelte cu diamante naturale: diamantele naturale au fost folosite ca instrumente de tăiere de sute de ani. Uneltele cu diamant natural dintr-un singur cristal au fost măcinate fin pentru a face muchia de tăiere extrem de ascuțită. Raza muchiei de tăiere poate ajunge la 0,002 μm, ceea ce poate realiza o tăiere ultra-subțire. Poate prelucra o precizie extrem de mare a piesei de prelucrat și o rugozitate a suprafeței extrem de scăzută. Este o unealtă de prelucrare de ultraprecizie recunoscută, ideală și de neînlocuit.
② Scule de tăiere cu diamante PCD: diamantele naturale sunt scumpe. Cel mai utilizat diamant în prelucrarea de tăiere este diamantul policristalin (PCD). De la începutul anilor 1970, a fost dezvoltat diamantul policristalin (diamantul Polycrystauine, denumit lame PCD) preparat folosind tehnologia de sinteză la temperatură înaltă și la presiune înaltă. După succesul său, sculele de tăiere cu diamante naturale au fost înlocuite cu diamant artificial policristalin de multe ori. Materiile prime PCD sunt bogate în surse, iar prețul lor este de doar câteva până la o zecime din cel al diamantului natural. Uneltele de tăiere PCD nu pot fi șlefuite pentru a produce scule de tăiere extrem de ascuțite. Calitatea suprafeței muchiei de tăiere și a piesei prelucrate nu este la fel de bună ca cea a diamantului natural. Nu este încă convenabil să fabricați lame PCD cu spargetoare de așchii în industrie. Prin urmare, PCD poate fi utilizat numai pentru tăierea de precizie a metalelor neferoase și a nemetalelor și este dificil să se realizeze o tăiere cu precizie ultra-înaltă. Tăiere de precizie în oglindă.
③ Scule de tăiere cu diamant CVD: De la sfârșitul anilor 1970 până la începutul anilor 1980, tehnologia diamantelor CVD a apărut în Japonia. Diamantul CVD se referă la utilizarea depunerii chimice în vapori (CVD) pentru a sintetiza un film de diamant pe o matrice eterogenă (cum ar fi carbură cimentată, ceramică etc.). Diamantul CVD are exact aceeași structură și caracteristici ca diamantul natural. Performanța diamantului CVD este foarte apropiată de cea a diamantului natural. Are avantajele diamantului natural cu un singur cristal și diamantului policristalin (PCD) și depășește într-o anumită măsură deficiențele acestora.
⑵ Caracteristicile de performanță ale uneltelor cu diamant
① Duritate și rezistență la uzură extrem de ridicate: diamantul natural este cea mai dură substanță găsită în natură. Diamantul are o rezistență extrem de mare la uzură. Când se prelucrează materiale cu duritate mare, durata de viață a uneltelor cu diamant este de 10 până la 100 de ori mai mare decât a uneltelor din carbură sau chiar de sute de ori.
② Are un coeficient de frecare foarte scăzut: coeficientul de frecare dintre diamant și unele metale neferoase este mai mic decât alte scule de tăiere. Coeficientul de frecare este scăzut, deformarea în timpul procesării este mică, iar forța de tăiere poate fi redusă.
③ Muchia de tăiere este foarte ascuțită: muchia de tăiere a sculei cu diamant poate fi șlefuită foarte ascuțită. Instrumentul cu diamant natural cu un singur cristal poate fi de până la 0,002 ~ 0,008 μm, care poate efectua tăiere ultra-subțire și procesare ultra-precizie.
④ Conductivitate termică ridicată: Diamantul are conductivitate termică și difuzivitate termică ridicate, astfel încât căldura de tăiere este disipată cu ușurință, iar temperatura părții de tăiere a sculei este scăzută.
⑤ Are un coeficient de dilatare termică mai scăzut: coeficientul de dilatare termică al diamantului este de câteva ori mai mic decât cel al carburii cimentate, iar modificarea dimensiunii sculei cauzată de căldura de tăiere este foarte mică, ceea ce este deosebit de important pentru prelucrarea de precizie și ultraprecizie, care necesită o precizie dimensională ridicată.
⑶ Aplicarea sculelor diamantate
Uneltele diamantate sunt utilizate în principal pentru tăierea fină și găurirea metalelor neferoase și a materialelor nemetalice la viteze mari. Potrivit pentru prelucrarea diferitelor nemetale rezistente la uzură, cum ar fi semifabricate din fibră de sticlă metalurgică a pulberilor, materiale ceramice etc.; diverse metale neferoase rezistente la uzură, cum ar fi diferite aliaje de siliciu-aluminiu; și prelucrarea de finisare a diferitelor metale neferoase.
Dezavantajul sculelor cu diamant este că au o stabilitate termică slabă. Când temperatura de tăiere depășește 700 ℃ ~ 800 ℃, acestea își vor pierde complet duritatea. În plus, nu sunt potrivite pentru tăierea metalelor feroase deoarece diamantul (carbonul) reacționează ușor cu fierul la temperaturi ridicate. Acțiunea atomică transformă atomii de carbon în structură de grafit, iar unealta este ușor deteriorată.
2. Material de scule cu nitrură de bor cubică
Nitrura de bor cubică (CBN), al doilea material superdur sintetizat folosind o metodă similară producției de diamant, este pe locul doi după diamant în ceea ce privește duritatea și conductivitatea termică. Are stabilitate termică excelentă și poate fi încălzit la 10.000C în atmosferă. Nu are loc oxidare. CBN are proprietăți chimice extrem de stabile pentru metalele feroase și poate fi utilizat pe scară largă în prelucrarea produselor din oțel.
⑴ Tipuri de scule de tăiere cu nitrură de bor cubică
Nitrura cubica de bor (CBN) este o substanță care nu există în natură. Este împărțit în monocristalin și policristalin, și anume CBN monocristal și nitrură de bor cubică policristalină (bornnitrură cubică policristalină, PCBN pe scurt). CBN este unul dintre alotropii nitrurii de bor (BN) și are o structură similară cu diamantul.
PCBN (nitrură de bor cubic policristalină) este un material policristalin în care materialele fine CBN sunt sinterizate împreună prin faze de legare (TiC, TiN, Al, Ti etc.) la temperatură și presiune ridicată. În prezent, este al doilea cel mai greu material sintetizat artificial. Materialul pentru scule diamantate, împreună cu diamantul, este denumit în mod colectiv material pentru scule superhard. PCBN este folosit în principal pentru a face cuțite sau alte unelte.
Uneltele de tăiere PCBN pot fi împărțite în lame solide PCBN și lame PCBN compozite sinterizate cu carbură.
Lamele compozite PCBN sunt realizate prin sinterizarea unui strat de PCBN cu o grosime de 0,5 până la 1,0 mm pe o carbură cimentată cu rezistență și tenacitate bune. Performanța sa combină rezistența bună cu duritatea ridicată și rezistența la uzură. Rezolvă problemele rezistenței scăzute la încovoiere și sudării dificile a lamelor CBN.
⑵ Principalele proprietăți și caracteristici ale nitrurii de bor cubice
Deși duritatea nitrurii cubice de bor este puțin mai mică decât a diamantului, este mult mai mare decât a altor materiale cu duritate ridicată. Avantajul remarcabil al CBN este că stabilitatea sa termică este mult mai mare decât cea a diamantului, atingând temperaturi de peste 1200°C (diamantul este de 700-800°C). Un alt avantaj remarcabil este că este inert din punct de vedere chimic și nu reacționează cu fierul la 1200-1300°C. reacţie. Principalele caracteristici de performanță ale nitrurii de bor cubice sunt următoarele.
① Duritate ridicată și rezistență la uzură: structura cristalului CBN este similară cu diamantul și are duritate și rezistență similare cu diamantul. PCBN este deosebit de potrivit pentru prelucrarea materialelor cu duritate mare care ar putea fi măcinate doar înainte și pot obține o calitate mai bună a suprafeței piesei de prelucrat.
② Stabilitate termică ridicată: rezistența la căldură a CBN poate ajunge la 1400 ~ 1500 ℃, care este de aproape 1 ori mai mare decât rezistența la căldură a diamantului (700 ~ 800 ℃). Uneltele PCBN pot tăia aliaje la temperatură ridicată și oțel întărit la viteze mari de 3 până la 5 ori mai mari decât sculele din carbură.
③ Stabilitate chimică excelentă: nu are nicio interacțiune chimică cu materialele pe bază de fier până la 1200-1300°C și nu se va uza la fel de puternic ca diamantul. În acest moment, poate menține în continuare duritatea carburii cimentate; Uneltele PCBN sunt potrivite pentru tăierea pieselor din oțel stins și a fontei răcite, pot fi utilizate pe scară largă în tăierea de mare viteză a fontei.
④ Conductivitate termică bună: Deși conductivitatea termică a CBN nu poate ține pasul cu diamantul, conductivitatea termică a PCBN dintre diferitele materiale de scule este a doua numai după diamant și mult mai mare decât oțelul de mare viteză și carbura cimentată.
⑤ Are un coeficient de frecare mai mic: un coeficient de frecare scăzut poate duce la o reducere a forței de tăiere în timpul tăierii, o reducere a temperaturii de tăiere și o îmbunătățire a calității suprafeței prelucrate.
⑶ Aplicarea sculelor de tăiere cu nitrură de bor cubică
Nitrura de bor cubică este potrivită pentru finisarea diferitelor materiale greu de tăiat, cum ar fi oțel călit, fontă dură, aliaje la temperatură înaltă, carbură cimentată și materiale pulverizate pentru suprafață. Precizia procesării poate ajunge la IT5 (gaura este IT6), iar valoarea rugozității suprafeței poate fi la fel de mică ca Ra1.25 ~ 0.20μm.
Materialul pentru scule cu nitrură de bor cubică are duritate și rezistență la încovoiere slabe. Prin urmare, sculele de strunjire cu nitrură de bor cubică nu sunt potrivite pentru prelucrarea brută la viteze mici și sarcini mari de impact; în același timp, nu sunt potrivite pentru tăierea materialelor cu plasticitate ridicată (cum ar fi aliaje de aluminiu, aliaje de cupru, aliaje pe bază de nichel, oțeluri cu plasticitate mare etc.), deoarece tăierea acestor margini serioase se va produce la lucru. cu metal, deteriorând suprafața prelucrată.
3. materiale ceramice pentru scule
Uneltele de tăiere din ceramică au caracteristicile unei durități ridicate, rezistență bună la uzură, rezistență excelentă la căldură și stabilitate chimică și nu sunt ușor de lipit cu metalul. Uneltele din ceramică joacă un rol foarte important în prelucrarea CNC. Sculele din ceramică au devenit una dintre principalele instrumente pentru tăierea și prelucrarea de mare viteză a materialelor greu de prelucrat. Uneltele de tăiere din ceramică sunt utilizate pe scară largă în tăierea de mare viteză, tăierea uscată, tăierea dură și tăierea materialelor dificil de prelucrat. Uneltele ceramice pot procesa eficient materiale cu dureri ridicate pe care uneltele tradiționale nu le pot procesa deloc, realizând „întoarcerea în loc de șlefuire”; viteza optimă de tăiere a uneltelor ceramice poate fi de 2 până la 10 ori mai mare decât cea a sculelor din carbură, îmbunătățind astfel mult eficiența producției de tăiere. ; Principalele materii prime utilizate în materialele pentru scule ceramice sunt cele mai abundente elemente din scoarța terestră. Prin urmare, promovarea și aplicarea uneltelor ceramice sunt de mare importanță pentru îmbunătățirea productivității, reducerea costurilor de prelucrare și economisirea strategică a metalelor prețioase. De asemenea, va promova foarte mult dezvoltarea tehnologiei de tăiere. progres.
⑴ Tipuri de materiale ceramice pentru instrumente
Tipurile de materiale ceramice pentru unelte pot fi, în general, împărțite în trei categorii: ceramică pe bază de alumină, ceramică pe bază de nitrură de siliciu și ceramică compozită pe bază de nitrură de siliciu-alumină. Dintre acestea, materialele ceramice pe bază de alumină și nitrură de siliciu sunt cele mai utilizate. Performanța ceramicii pe bază de nitrură de siliciu este superioară celei a ceramicii pe bază de alumină.
⑵ Performanța și caracteristicile sculelor de tăiere ceramice
① Duritate ridicată și rezistență bună la uzură: Deși duritatea uneltelor de tăiere ceramice nu este la fel de mare ca PCD și PCBN, este mult mai mare decât cea a sculelor de tăiere cu carbură și oțel de mare viteză, ajungând la 93-95HRA. Uneltele de tăiere din ceramică pot prelucra materiale foarte dure, care sunt dificil de prelucrat cu uneltele de tăiere tradiționale și sunt potrivite pentru tăierea de mare viteză și tăierea dură.
② Rezistență la temperaturi ridicate și rezistență bună la căldură: Uneltele de tăiere ceramice pot tăia în continuare la temperaturi ridicate peste 1200°C. Uneltele de tăiere din ceramică au proprietăți mecanice bune la temperatură ridicată. Sculele de tăiere ceramică A12O3 au o rezistență deosebit de bună la oxidare. Chiar dacă muchia de tăiere este în stare roșie, poate fi folosită continuu. Prin urmare, uneltele ceramice pot realiza tăierea uscată, eliminând astfel nevoia de fluid de tăiere.
③ Stabilitate chimică bună: Uneltele de tăiere din ceramică nu sunt ușor de lipit cu metalul și sunt rezistente la coroziune și au o stabilitate chimică bună, ceea ce poate reduce uzura de lipire a sculelor de tăiere.
④ Coeficient de frecare scăzut: afinitatea dintre instrumentele ceramice și metal este mică, iar coeficientul de frecare este scăzut, ceea ce poate reduce forța de tăiere și temperatura de tăiere.
⑶ Cuțitele ceramice au aplicații
Ceramica este unul dintre materialele pentru scule utilizate în principal pentru finisarea și semifinisarea de mare viteză. Uneltele de tăiat ceramice sunt potrivite pentru tăierea diverselor fonte (fontă cenușie, fontă ductilă, fontă maleabilă, fontă răcită, fontă rezistentă la uzură cu aliaje ridicate) și materiale din oțel (oțel de structură carbon, oțel de structură aliat, oțel de înaltă rezistență, oțel cu conținut ridicat de mangan, oțel stins etc.), poate fi folosit și pentru tăierea aliajelor de cupru, grafit, materiale plastice tehnice și materiale compozite.
Proprietățile materialelor sculelor de tăiere ceramice au probleme de rezistență scăzută la încovoiere și rezistență scăzută la impact, făcându-le nepotrivite pentru tăierea la viteze mici și sub sarcini de impact.
4. Materiale pentru scule acoperite
Acoperirea sculelor de tăiere este una dintre modalitățile importante de îmbunătățire a performanței sculelor. Apariția sculelor acoperite a adus o descoperire majoră în performanța de tăiere a sculelor de tăiere. Sculele acoperite sunt acoperite cu unul sau mai multe straturi de compuși refractari cu rezistență bună la uzură pe corpul sculei cu o tenacitate bună. Combină matricea sculei cu stratul dur, îmbunătățind astfel foarte mult performanța sculei. Uneltele acoperite pot îmbunătăți eficiența prelucrării, pot îmbunătăți acuratețea procesării, pot prelungi durata de viață a sculei și pot reduce costurile de procesare.
Aproximativ 80% dintre sculele de tăiere utilizate în noile mașini-unelte CNC folosesc scule acoperite. Uneltele acoperite vor fi cea mai importantă varietate de scule în domeniul prelucrării CNC în viitor.
⑴ Tipuri de scule acoperite
Conform diferitelor metode de acoperire, uneltele acoperite pot fi împărțite în scule acoperite cu depunere chimică de vapori (CVD) și scule acoperite cu depunere fizică în vapori (PVD). Uneltele de tăiere cu carbură acoperită folosesc în general metoda de depunere chimică în vapori, iar temperatura de depunere este de aproximativ 1000°C. Uneltele de tăiere din oțel de mare viteză acoperite folosesc în general metoda de depunere fizică în vapori, iar temperatura de depunere este de aproximativ 500 ° C;
În funcție de diferitele materiale de substrat ale uneltelor acoperite, uneltele acoperite pot fi împărțite în scule acoperite cu carbură, scule acoperite cu oțel de mare viteză și scule acoperite pe ceramică și materiale superdure (diamant și nitrură de bor cubică).
În funcție de proprietățile materialului de acoperire, uneltele acoperite pot fi împărțite în două categorii, și anume scule acoperite „dure” și scule acoperite „moale”. Principalele obiective urmărite de sculele acoperite „dur” sunt duritatea ridicată și rezistența la uzură. Principalele sale avantaje sunt duritatea ridicată și rezistența bună la uzură, de obicei acoperiri TiC și TiN. Scopul urmărit de sculele de acoperire „moale” este un coeficient de frecare scăzut, cunoscut și sub denumirea de instrumente auto-lubrifiante, care frecare cu materialul piesei de prelucrat Coeficientul este foarte scăzut, doar aproximativ 0,1, ceea ce poate reduce aderența, reduce frecarea și reduce tăierea. forța și temperatura de tăiere.
Au fost dezvoltate recent instrumente de tăiere pentru nanocoating (Nanoeoating). Astfel de scule acoperite pot folosi diferite combinații de materiale de acoperire (cum ar fi metal/metal, metal/ceramic, ceramică/ceramică etc.) pentru a îndeplini diferite cerințe funcționale și de performanță. Nano-acoperirile proiectate corect pot face ca materialele pentru scule să aibă funcții excelente de reducere a frecării și anti-uzură și proprietăți de auto-lubrifiere, făcându-le potrivite pentru tăierea uscată de mare viteză.
⑵ Caracteristicile sculelor de tăiere acoperite
① Performanță mecanică și de tăiere bună: uneltele acoperite combină proprietățile excelente ale materialului de bază și ale materialului de acoperire. Ele nu numai că mențin duritatea bună și rezistența ridicată a materialului de bază, dar au și duritate ridicată, rezistență ridicată la uzură și coeficient de frecare scăzut. Prin urmare, viteza de tăiere a sculelor acoperite poate fi mărită de mai mult de 2 ori decât cea a sculelor neacoperite și sunt permise viteze de avans mai mari. Durata de viață a sculelor acoperite este, de asemenea, îmbunătățită.
② Versatilitate puternică: uneltele acoperite au o versatilitate largă și extind semnificativ gama de procesare. O unealtă acoperită poate înlocui mai multe unelte neacoperite.
③ Grosimea stratului de acoperire: Pe măsură ce grosimea stratului de acoperire crește, durata de viață a sculei va crește, dar când grosimea stratului de acoperire ajunge la saturație, durata de viață a sculei nu va mai crește semnificativ. Când stratul este prea gros, va provoca cu ușurință peeling; când stratul este prea subțire, rezistența la uzură va fi slabă.
④ Regrindabilitate: Lamele acoperite au o reașezabilitate slabă, echipamente complexe de acoperire, cerințe ridicate de proces și un timp lung de acoperire.
⑤ Material de acoperire: Uneltele cu diferite materiale de acoperire au performanțe de tăiere diferite. De exemplu: la tăierea la viteză mică, acoperirea TiC are avantaje; atunci când tăiați la viteză mare, TiN este mai potrivit.
⑶Aplicarea sculelor de tăiere acoperite
Uneltele acoperite au un mare potențial în domeniul prelucrării CNC și vor fi cea mai importantă varietate de scule în domeniul prelucrării CNC în viitor. Tehnologia de acoperire a fost aplicată la freze, alezoare, burghie, unelte de prelucrare a găurilor compozite, plite cu roți dintate, tăietoare de formare a angrenajului, freze de ras dintate, broșe de formare și diferite inserții indexabile prinse de mașină pentru a îndeplini diferite cerințe ale procesării de tăiere de mare viteză. Nevoile de materiale precum oțel și fontă, aliaje rezistente la căldură și metale neferoase.
5. Materiale pentru scule din carbură
Uneltele de tăiere cu carbură, în special sculele de tăiere cu carbură indexabile, sunt produsele de vârf ale sculelor de prelucrare CNC. Începând cu anii 1980, varietățile de diverse scule sau plăcuțe de tăiere integrale și indexabile din carbură au fost extinse la diferite tipuri. O varietate de domenii de scule așchietoare, în care sculele indexabile din carbură s-au extins de la simple scule de strunjire și freze pentru freza frontală la diverse domenii de scule de precizie, complexe și de formare.
⑴ Tipuri de scule de tăiere din carbură
Conform compoziției chimice principale, carbura cimentată poate fi împărțită în carbură cimentată pe bază de carbură de tungsten și carbură cimentată pe bază de carbon de titan (nitrură) (TiC(N)).
Carbura cimentată pe bază de carbură de tungsten include trei tipuri: tungsten cobalt (YG), tungsten cobalt titan (YT) și carbură rară adăugată (YW). Fiecare are propriile sale avantaje și dezavantaje. Componentele principale sunt carbura de tungsten (WC) și carbura de titan. (TiC), carbură de tantal (TaC), carbură de niobiu (NbC), etc. Faza de lipire a metalelor utilizată în mod obișnuit este Co.
Carbura cimentată pe bază de carbon (nitrură) de titan este o carbură cimentată cu TiC ca componentă principală (unele adaugă alte carburi sau nitruri). Fazele de lipire a metalelor utilizate în mod obișnuit sunt Mo și Ni.
ISO (Organizația Internațională pentru Standardizare) împarte carbura de tăiere în trei categorii:
Clasa K, inclusiv Kl0 ~ K40, este echivalentă cu clasa YG a țării mele (componenta principală este WC.Co).
Categoria P, inclusiv P01 ~ P50, este echivalentă cu categoria YT a țării mele (componenta principală este WC.TiC.Co).
Clasa M, inclusiv M10 ~ M40, este echivalentă cu clasa YW a țării mele (componenta principală este WC-TiC-TaC(NbC)-Co).
Fiecare grad reprezintă o serie de aliaje care variază de la duritate mare la duritate maximă, cu un număr între 01 și 50.
⑵ Caracteristicile de performanță ale sculelor de tăiere cu carbură
① Duritate ridicată: Uneltele de tăiere cu carbură sunt fabricate din carburi cu duritate și punct de topire ridicate (numită fază dură) și lianți metalici (numiți fază de lipire) prin metalurgia pulberilor, cu o duritate de la 89 la 93HRA. , mult mai mare decât oțelul de mare viteză. La 5400C, duritatea poate ajunge în continuare la 82~87HRA, care este aceeași cu duritatea oțelului de mare viteză la temperatura camerei (83~86HRA). Valoarea durității carburii cimentate se modifică odată cu natura, cantitatea, dimensiunea particulelor carburilor și conținutul fazei de lipire a metalului și, în general, scade odată cu creșterea conținutului de faza de metal de lipire. Când conținutul de fază de liant este același, duritatea aliajelor YT este mai mare decât cea a aliajelor YG, iar aliajele adăugate cu TaC (NbC) au o duritate mai mare la temperatură ridicată.
② Rezistența la încovoiere și tenacitate: Rezistența la încovoiere a carburii cimentate utilizate în mod obișnuit este în intervalul de la 900 la 1500MPa. Cu cât este mai mare conținutul de fază de liant metalic, cu atât este mai mare rezistența la încovoiere. Când conținutul de liant este același, rezistența aliajului de tip YG (WC-Co) este mai mare decât cea a aliajului de tip YT (WC-TiC-Co), iar pe măsură ce conținutul de TiC crește, rezistența scade. Carbura cimentată este un material fragil, iar rezistența la impact la temperatura camerei este de numai 1/30 până la 1/8 față de oțelul de mare viteză.
⑶ Aplicarea sculelor de tăiere din carbură utilizate în mod obișnuit
Aliajele YG sunt utilizate în principal pentru prelucrarea fontei, a metalelor neferoase și a materialelor nemetalice. Carbura cimentată cu granulație fină (cum ar fi YG3X, YG6X) are duritate și rezistență la uzură mai mare decât carbura cu granulație medie cu același conținut de cobalt. Este potrivit pentru prelucrarea unor fontă dură specială, oțel inoxidabil austenitic, aliaj rezistent la căldură, aliaj de titan, bronz dur și materiale izolante rezistente la uzură etc.
Avantajele remarcabile ale carburii cimentate de tip YT sunt duritatea ridicată, rezistența bună la căldură, duritatea mai mare și rezistența la compresiune la temperaturi ridicate decât tipul YG și rezistența bună la oxidare. Prin urmare, atunci când cuțitul trebuie să aibă o rezistență mai mare la căldură și rezistență la uzură, trebuie selectat un grad cu un conținut mai mare de TiC. Aliajele YT sunt potrivite pentru prelucrarea materialelor plastice, cum ar fi oțelul, dar nu sunt potrivite pentru prelucrarea aliajelor de titan și aliajelor de siliciu-aluminiu.
Aliajul YW are proprietățile aliajelor YG și YT și are proprietăți cuprinzătoare bune. Poate fi folosit pentru a prelucra oțel, fontă și metale neferoase. Dacă conținutul de cobalt al acestui tip de aliaj este crescut în mod corespunzător, rezistența poate fi foarte mare și poate fi utilizată pentru prelucrarea brută și tăierea întreruptă a diferitelor materiale dificil de prelucrat.
6. Scule de tăiere din oțel de mare viteză
High Speed Steel (HSS) este un oțel de scule cu aliaje ridicate care adaugă mai multe elemente de aliere, cum ar fi W, Mo, Cr și V. Sculele de tăiere din oțel de mare viteză au o performanță cuprinzătoare excelentă în ceea ce privește rezistența, tenacitatea și prelucrabilitatea. În uneltele de tăiere complexe, în special cele cu forme complexe ale lamei, cum ar fi instrumentele de prelucrare a găurilor, frezele, sculele de filetare, sculele de broșare, sculele de tăiere cu roți dintate etc., se folosește în continuare oțelul de mare viteză. ocupa o pozitie dominanta. Cuțitele din oțel de mare viteză sunt ușor de ascuțit pentru a produce muchii ascuțite.
În funcție de diferite utilizări, oțelul de mare viteză poate fi împărțit în oțel de mare viteză de uz general și oțel de mare viteză de înaltă performanță.
⑴ Scule de tăiere din oțel de mare viteză de uz general
Oțel de mare viteză de uz general. În general, poate fi împărțit în două categorii: oțel tungsten și oțel tungsten-molibden. Acest tip de oțel de mare viteză conține 0,7% până la 0,9% (C). În funcție de conținutul diferit de tungsten din oțel, acesta poate fi împărțit în oțel tungsten cu un conținut de W de 12% sau 18%, oțel tungsten-molibden cu un conținut de W de 6% sau 8% și oțel molibden cu un conținut de W. de 2% sau deloc W. . Oțelul de mare viteză de uz general are o anumită duritate (63-66HRC) și rezistență la uzură, rezistență și tenacitate ridicate, plasticitate bună și tehnologie de procesare, deci este utilizat pe scară largă în fabricarea diverselor unelte complexe.
① Oțel tungsten: clasa tipică a oțelului tungsten din oțel de mare viteză de uz general este W18Cr4V, (denumită W18). Are performanțe generale bune. Duritatea la temperatură ridicată la 6000C este de 48,5HRC și poate fi utilizată pentru fabricarea diverselor unelte complexe. Are avantajele unei capacități de măcinare bune și a unei sensibilități scăzute la decarburare, dar datorită conținutului său ridicat de carbură, distribuției neuniforme, particulelor mari și rezistenței și tenacității scăzute.
② Oțel tungsten-molibden: se referă la un oțel de mare viteză obținut prin înlocuirea unei părți a tungstenului din oțel tungsten cu molibden. Clasa tipică de oțel tungsten-molibden este W6Mo5Cr4V2, (denumită M2). Particulele de carbură ale lui M2 sunt fine și uniforme, iar rezistența, duritatea și plasticitatea la temperatură înaltă sunt mai bune decât cele ale W18Cr4V. Un alt tip de oțel tungsten-molibden este W9Mo3Cr4V (W9 pe scurt). Stabilitatea sa termică este puțin mai mare decât oțelul M2, rezistența la încovoiere și duritatea sa sunt mai bune decât W6M05Cr4V2 și are o procesabilitate bună.
⑵ Scule de tăiere din oțel de mare viteză de înaltă performanță
Oțelul de mare viteză de înaltă performanță se referă la un nou tip de oțel care adaugă un conținut de carbon, conținut de vanadiu și elemente de aliere, cum ar fi Co și Al, la compoziția oțelului de mare viteză de uz general, îmbunătățind astfel rezistența la căldură și rezistența la uzură. . Există în principal următoarele categorii:
① Oțel de mare viteză cu carbon ridicat. Oțelul de mare viteză cu carbon ridicat (cum ar fi 95W18Cr4V) are duritate ridicată la temperatura camerei și la temperatură ridicată. Este potrivit pentru fabricarea și prelucrarea oțelului obișnuit și a fontei, burghie, alezoare, robinete și freze cu cerințe ridicate de rezistență la uzură sau unelte pentru prelucrarea materialelor mai dure. Nu este potrivit pentru a rezista la impacturi mari.
② Oțel de mare viteză cu vanadiu ridicat. Calitățile tipice, cum ar fi W12Cr4V4Mo, (denumite EV4), au conținutul de V crescut la 3% până la 5%, au o rezistență bună la uzură și sunt potrivite pentru tăierea materialelor care provoacă o uzură mare a sculelor, cum ar fi fibrele, cauciucul dur, materialele plastice. , etc., și poate fi, de asemenea, utilizat pentru prelucrarea materialelor precum oțel inoxidabil, oțel de înaltă rezistență și aliaje la temperatură înaltă.
③ Oțel de mare viteză cobalt. Este un oțel de mare viteză super dur care conține cobalt. Calitățile tipice, cum ar fi W2Mo9Cr4VCo8, (denumite M42), au duritate foarte mare. Duritatea sa poate ajunge la 69-70HRC. Este potrivit pentru prelucrarea oțelurilor rezistente la căldură de înaltă rezistență, greu de utilizat, aliaje la temperatură înaltă, aliaje de titan etc. Materiale de prelucrare: M42 are o bună șlefuire și este potrivit pentru realizarea de scule de precizie și complexe, dar nu este potrivit. pentru lucrul în condiții de tăiere prin impact.
④ Oțel de mare viteză din aluminiu. Este un oțel de mare viteză, foarte dur, care conține aluminiu. Gradele tipice sunt, de exemplu, W6Mo5Cr4V2Al, (denumită 501). Duritatea la temperatură ridicată la 6000C ajunge și la 54HRC. Performanța de tăiere este echivalentă cu M42. Este potrivit pentru fabricarea de freze, burghie, alezoare, freze dintate și broșe. etc., utilizate pentru prelucrarea materialelor precum oțel aliat, oțel inoxidabil, oțel de înaltă rezistență și aliaje la temperatură înaltă.
⑤ Oțel de mare viteză super-dur cu azot. Calitățile tipice, cum ar fi W12M03Cr4V3N, denumite (V3N), sunt oțeluri super-dure de mare viteză care conțin azot. Duritatea, rezistența și duritatea sunt echivalente cu M42. Ele pot fi folosite ca înlocuitor pentru oțelurile de mare viteză care conțin cobalt și sunt utilizate pentru tăierea cu viteză redusă a materialelor greu de prelucrat și a oțelurilor cu viteză redusă, de înaltă precizie. prelucrare.
⑶ Topirea oțelului de mare viteză și a oțelului de mare viteză pentru metalurgia pulberilor
Conform diferitelor procese de fabricație, oțelul de mare viteză poate fi împărțit în oțel de mare viteză de topire și oțel de mare viteză pentru metalurgia pulberilor.
① Topirea oțelului de mare viteză: Atât oțelul obișnuit de mare viteză, cât și oțelul de mare viteză de înaltă performanță sunt fabricate prin metode de topire. Acestea sunt transformate în cuțite prin procese precum topirea, turnarea lingourilor și placarea și laminarea. O problemă serioasă care apare cu ușurință la topirea oțelului de mare viteză este segregarea carburilor. Carburele dure și casante sunt distribuite neuniform în oțelul de mare viteză, iar granulele sunt grosiere (până la zeci de microni), ceea ce afectează rezistența la uzură și duritatea uneltelor din oțel de mare viteză. și afectează negativ performanța de tăiere.
② Oțel de mare viteză pentru metalurgia pulberilor (PM HSS): Oțelul rapid pentru metalurgia pulberilor (PM HSS) este un oțel lichid topit într-un cuptor cu inducție de înaltă frecvență, atomizat cu argon de înaltă presiune sau azot pur și apoi stins pentru a obține cristale fine si uniforme. Structura (pulbere de oțel de mare viteză), apoi apăsați pulberea rezultată într-un semifabricat de cuțit sub temperatură ridicată și presiune înaltă, sau mai întâi faceți o țagle de oțel, apoi forjați și rulați-o într-o formă de cuțit. În comparație cu oțelul de mare viteză fabricat prin metoda de topire, PM HSS are avantajele că granulele de carbură sunt fine și uniforme, iar rezistența, tenacitatea și rezistența la uzură sunt mult îmbunătățite în comparație cu oțelul de mare viteză topit. În domeniul sculelor CNC complexe, uneltele PM HSS se vor dezvolta în continuare și vor ocupa o poziție importantă. Calitățile tipice, cum ar fi F15, FR71, GFl, GF2, GF3, PT1, PVN etc., pot fi utilizate pentru a fabrica unelte de tăiere de dimensiuni mari, cu încărcare mare, cu impact ridicat, precum și scule de tăiere de precizie.
Principii pentru selectarea materialelor sculelor CNC
În prezent, materialele pentru unelte CNC utilizate pe scară largă includ în principal unelte diamantate, unelte cu nitrură de bor cubică, unelte ceramice, unelte acoperite, unelte cu carbură, unelte din oțel de mare viteză, etc. Există multe tipuri de materiale pentru scule, iar proprietățile lor variază foarte mult. Următorul tabel prezintă principalii indicatori de performanță ai diferitelor materiale de scule.
Materialele de scule pentru prelucrarea CNC trebuie selectate în funcție de piesa de prelucrat și de natura prelucrării. Selectarea materialelor pentru scule ar trebui să fie în mod rezonabil potrivită cu obiectul de prelucrare. Potrivirea materialelor sculelor de tăiere și a obiectelor de prelucrare se referă în principal la potrivirea proprietăților mecanice, proprietăților fizice și chimice ale celor două pentru a obține cea mai lungă durată de viață a sculei și productivitate maximă de tăiere.
1. Potrivirea proprietăților mecanice ale materialelor sculelor de tăiere și ale obiectelor de prelucrare
Problema potrivirii proprietăților mecanice ale sculei de tăiere și obiectului de prelucrare se referă în principal la potrivirea parametrilor proprietăților mecanice, cum ar fi rezistența, duritatea și duritatea sculei și materialul piesei de prelucrat. Materialele de scule cu proprietăți mecanice diferite sunt potrivite pentru prelucrarea diferitelor materiale pentru piese de prelucrat.
① Ordinea durității materialului sculei este: unealtă diamantată>uneltă cu nitrură de bor cubică>uneltă ceramică>carbură de tungsten>oțel de mare viteză.
② Ordinea rezistenței la încovoiere a materialelor sculelor este: oțel de mare viteză > carbură cimentată > unelte ceramice > unelte cu diamant și nitrură de bor cubic.
③ Ordinea tenacității materialelor sculelor este: oțel de mare viteză>carbură de tungsten>nitrură de bor cubică, unelte diamantate și ceramice.
Piesele de prelucrat cu duritate ridicată trebuie prelucrate cu unelte cu duritate mai mare. Duritatea materialului sculei trebuie să fie mai mare decât duritatea materialului piesei de prelucrat, care în general este necesar să fie peste 60HRC. Cu cât duritatea materialului sculei este mai mare, cu atât este mai bună rezistența acestuia la uzură. De exemplu, atunci când conținutul de cobalt din carbura cimentată crește, rezistența și tenacitatea acestuia cresc, iar duritatea sa scade, făcându-l potrivit pentru prelucrarea brută; când conținutul de cobalt scade, duritatea și rezistența la uzură cresc, făcându-l potrivit pentru finisare.
Uneltele cu proprietăți mecanice excelente la temperatură înaltă sunt potrivite în special pentru tăierea la viteză mare. Performanța excelentă la temperatură ridicată a sculelor de tăiere ceramice le permite să taie la viteze mari, iar viteza de tăiere admisă poate fi de 2 până la 10 ori mai mare decât cea a carburii cimentate.
2. Potrivirea proprietăților fizice ale materialului sculei de tăiere cu obiectul prelucrat
Uneltele cu proprietăți fizice diferite, cum ar fi sculele din oțel de mare viteză cu conductivitate termică ridicată și punct de topire scăzut, scule ceramice cu punct de topire ridicat și dilatare termică scăzută, unelte diamantate cu conductivitate termică ridicată și dilatare termică scăzută etc., sunt potrivite pentru prelucrarea diferitelor materiale ale piesei de prelucrat. La prelucrarea pieselor de prelucrat cu conductivitate termică slabă, trebuie utilizate materiale de scule cu conductivitate termică mai bună, astfel încât căldura de tăiere să poată fi transferată rapid și temperatura de tăiere să poată fi redusă. Datorită conductivității sale termice ridicate și difuzivității termice, diamantul poate disipa cu ușurință căldura de tăiere fără a provoca deformații termice mari, ceea ce este deosebit de important pentru sculele de prelucrare de precizie care necesită o precizie dimensională ridicată.
① Temperatura de rezistență la căldură a diferitelor materiale de scule: uneltele diamantate sunt 700~8000C, uneltele PCBN sunt 13000~15000C, uneltele ceramice sunt 1100~12000C, carbura cimentată pe bază de TiC(N) este 900~11000C, ultrafină pe bază de WC cereale Carbid este 800~9000C, HSS este 600~7000C.
② Ordinea conductivității termice a diferitelor materiale de scule: PCD>PCBN>Carbură cimentată pe bază de WC>Carbură cimentată pe bază de TiC(N)>HSS>Ceramica pe bază de Si3N4>Ceramica pe bază de A1203.
③ Ordinea coeficienților de dilatare termică a diferitelor materiale de scule este: HSS>Carbură cimentată pe bază de WC>TiC(N)>Ceramica pe bază de A1203>PCBN>Ceramica pe bază de Si3N4>PCD.
④ Ordinea rezistenței la șocuri termice a diferitelor materiale de scule este: HSS>Carbură cimentată pe bază de WC>Ceramica pe bază de Si3N4>PCBN>PCD>Carbură cimentată pe bază de TiC(N)>Ceramica pe bază de A1203.
3. Potrivirea proprietăților chimice ale materialului sculei de tăiere cu obiectul prelucrat
Problema potrivirii proprietăților chimice ale materialelor sculelor de tăiere și ale obiectelor de prelucrare se referă în principal la potrivirea parametrilor de performanță chimică, cum ar fi afinitatea chimică, reacția chimică, difuzia și dizolvarea materialelor pentru scule și materialele piesei de prelucrat. Uneltele cu materiale diferite sunt potrivite pentru prelucrarea diferitelor materiale ale piesei de prelucrat.
① Rezistența la temperatura de lipire a diferitelor materiale de scule (cu oțel) este: PCBN>ceramic>carbură de wolfram>HSS.
② Temperatura de rezistență la oxidare a diferitelor materiale de scule este: ceramică>PCBN>carbură de tungsten>diamant>HSS.
③ Rezistența de difuzie a materialelor pentru scule (pentru oțel) este: diamant>Ceramica pe bază de Si3N4>PCBN>Ceramica pe bază de A1203. Intensitatea difuziei (pentru titan) este: ceramica pe baza de A1203>PCBN>SiC>Si3N4>diamant.
4. Selecția rezonabilă a materialelor pentru scule CNC
În general, PCBN, uneltele ceramice, carbura acoperită și sculele din carbură pe bază de TiCN sunt potrivite pentru prelucrarea CNC a metalelor feroase, cum ar fi oțelul; în timp ce uneltele PCD sunt potrivite pentru materiale metalice neferoase, cum ar fi Al, Mg, Cu și aliajele acestora și Prelucrarea materialelor nemetalice. Tabelul de mai jos enumeră unele dintre materialele piesei de prelucrat pentru care materialele sculelor de mai sus sunt potrivite pentru prelucrare.
Uneltele CNC Xinfa au caracteristicile de bună calitate și preț scăzut. Pentru detalii, vă rugăm să vizitați:
Producători de scule CNC - Fabrica și furnizori de scule CNC din China (xinfatools.com)
Ora postării: 01-nov-2023
