Un bon cavall necessita una bona cadira i utilitza equips de mecanitzat CNC avançats. Si s'utilitzen les eines equivocades, serà inútil! La selecció del material d'eina adequat té un gran impacte en la vida útil de l'eina, l'eficiència del processament, la qualitat del processament i el cost del processament. Aquest article proporciona informació útil sobre el coneixement del ganivet, recull-lo i envia-lo, aprenem junts.
Els materials de les eines han de tenir propietats bàsiques
La selecció de materials d'eina té un gran impacte en la vida útil de l'eina, l'eficiència del processament, la qualitat del processament i el cost del processament. Les eines han de suportar alta pressió, alta temperatura, fricció, impactes i vibracions en tallar. Per tant, els materials de les eines haurien de tenir les propietats bàsiques següents:
(1) Duresa i resistència al desgast. La duresa del material de l'eina ha de ser superior a la duresa del material de la peça, que generalment es requereix per sobre de 60HRC. Com més gran sigui la duresa del material de l'eina, millor serà la resistència al desgast.
(2) Força i duresa. Els materials de l'eina han de tenir una gran resistència i tenacitat per suportar les forces de tall, l'impacte i la vibració, i evitar la fractura fràgil i l'estella de l'eina.
(3) Resistència a la calor. El material de l'eina té una bona resistència a la calor, pot suportar altes temperatures de tall i té una bona resistència a l'oxidació.
(4) Rendiment del procés i economia. Els materials de l'eina han de tenir un bon rendiment de forja, rendiment de tractament tèrmic, rendiment de soldadura; rendiment de mòlta, etc., i hauria de buscar una alta relació rendiment-preu.
Tipus, propietats, característiques i aplicacions dels materials d'eines
1. Materials d'eines de diamant
El diamant és un al·lòtrop del carboni i és el material més dur que es troba a la natura. Les eines de tall de diamant tenen una alta duresa, una alta resistència al desgast i una alta conductivitat tèrmica, i s'utilitzen àmpliament en el processament de metalls no fèrrics i materials no metàl·lics. Especialment en el tall d'alta velocitat d'alumini i aliatges de silici-alumini, les eines de diamant són el tipus principal d'eines de tall difícils de substituir. Les eines de diamant que poden aconseguir una alta eficiència, una alta estabilitat i una llarga vida útil són eines indispensables i importants en el mecanitzat CNC modern.
⑴ Tipus d'eines de diamant
① Eines de diamant natural: els diamants naturals s'han utilitzat com a eines de tall durant centenars d'anys. Les eines de diamant natural d'un sol cristall s'han mòlt finament per fer que el tall sigui extremadament afilat. El radi de tall pot arribar als 0,002 μm, cosa que pot aconseguir un tall ultra prim. Pot processar una precisió extremadament alta de la peça i una rugositat superficial extremadament baixa. És una eina de mecanitzat d'ultra precisió reconeguda, ideal i insubstituïble.
② Eines de tall de diamants PCD: els diamants naturals són cars. El diamant més utilitzat en el processament de tall és el diamant policristalí (PCD). Des de principis de la dècada de 1970, s'ha desenvolupat el diamant policristalí (diamant Polycrystauine, anomenat fulles PCD) preparat amb tecnologia de síntesi d'alta temperatura i alta pressió. Després del seu èxit, les eines de tall de diamants naturals han estat substituïdes per diamants policristal·lí artificials en moltes ocasions. Les matèries primeres de PCD són riques en fonts i el seu preu és només d'uns pocs a una desena part del del diamant natural. Les eines de tall PCD no es poden tallar per produir eines de tall extremadament afilades. La qualitat superficial de la vora de tall i la peça processada no és tan bona com la del diamant natural. Encara no és convenient fabricar fulles de PCD amb trencaclosques a la indústria. Per tant, el PCD només es pot utilitzar per al tall de precisió de metalls no fèrrics i no metalls, i és difícil aconseguir un tall de precisió ultra alta. Tall de mirall de precisió.
③ Eines de tall de diamant CVD: des de finals de la dècada de 1970 fins a principis de la dècada de 1980, la tecnologia de diamant CVD va aparèixer al Japó. El diamant CVD fa referència a l'ús de la deposició química de vapor (CVD) per sintetitzar una pel·lícula de diamant sobre una matriu heterogènia (com ara carbur cimentat, ceràmica, etc.). El diamant CVD té exactament la mateixa estructura i característiques que el diamant natural. El rendiment del diamant CVD és molt proper al del diamant natural. Té els avantatges del diamant d'un sol cristall natural i del diamant policristal·lí (PCD) i supera fins a cert punt les seves deficiències.
⑵ Característiques de rendiment de les eines de diamant
① Duresa i resistència al desgast extremadament alta: el diamant natural és la substància més dura que es troba a la natura. El diamant té una resistència al desgast extremadament alta. Quan es processen materials d'alta duresa, la vida útil de les eines de diamant és de 10 a 100 vegades la de les eines de carbur, o fins i tot centenars de vegades.
② Té un coeficient de fricció molt baix: el coeficient de fricció entre el diamant i alguns metalls no fèrrics és més baix que altres eines de tall. El coeficient de fricció és baix, la deformació durant el processament és petita i la força de tall es pot reduir.
③ La vora de tall és molt afilada: la vora de tall de l'eina de diamant es pot mòlta molt afilada. L'eina de diamant natural d'un sol cristall pot arribar a ser de 0,002 ~ 0,008 μm, que pot dur a terme un tall ultra prim i un processament d'ultra precisió.
④ Alta conductivitat tèrmica: el diamant té una alta conductivitat tèrmica i difusivitat tèrmica, de manera que la calor de tall es dissipa fàcilment i la temperatura de la part de tall de l'eina és baixa.
⑤ Té un coeficient d'expansió tèrmica més baix: el coeficient d'expansió tèrmica del diamant és diverses vegades més petit que el del carbur cimentat, i el canvi de mida de l'eina causat per la calor de tall és molt petit, la qual cosa és especialment important per al mecanitzat de precisió i ultra-precisió que requereix una gran precisió dimensional.
⑶ Aplicació d'eines de diamant
Les eines de diamant s'utilitzen principalment per tallar i perforar fins i tot metalls no fèrrics i materials no metàl·lics a altes velocitats. Adequat per processar diversos no metalls resistents al desgast, com ara peces en blanc de metal·lúrgia en pols de fibra de vidre, materials ceràmics, etc.; diversos metalls no fèrrics resistents al desgast, com ara diversos aliatges de silici i alumini; i processament d'acabat de diversos metalls no fèrrics.
El desavantatge de les eines de diamant és que tenen poca estabilitat tèrmica. Quan la temperatura de tall supera els 700 ℃ ~ 800 ℃, perdran completament la seva duresa. A més, no són aptes per tallar metalls ferrosos perquè el diamant (carboni) reacciona fàcilment amb el ferro a altes temperatures. L'acció atòmica converteix els àtoms de carboni en estructura de grafit i l'eina es fa malbé fàcilment.
2. Material d'eina de nitrur de bor cúbic
El nitrur de bor cúbic (CBN), el segon material superdur sintetitzat mitjançant un mètode similar a la fabricació del diamant, és el segon només després del diamant en termes de duresa i conductivitat tèrmica. Té una excel·lent estabilitat tèrmica i es pot escalfar a 10.000C a l'atmosfera. No es produeix cap oxidació. El CBN té propietats químiques extremadament estables per als metalls ferrosos i es pot utilitzar àmpliament en el processament de productes d'acer.
⑴ Tipus d'eines de tall de nitrur de bor cúbic
El nitrur de bor cúbic (CBN) és una substància que no existeix a la natura. Es divideix en monocristal·lí i policristalí, és a dir, CBN monocristal·lí i nitrur de bor cúbic policristalí (bornnitrur cúbic policristalí, PCBN per abreujar). El CBN és un dels al·lòtrops del nitrur de bor (BN) i té una estructura semblant al diamant.
El PCBN (nitrur de bor cúbic policristalí) és un material policristalí en què els materials CBN fins es sintereixen junts mitjançant fases d'unió (TiC, TiN, Al, Ti, etc.) a alta temperatura i pressió. Actualment és el segon material sintetitzat artificialment més dur. El material d'eina de diamant, juntament amb el diamant, s'anomena col·lectivament material d'eina superdur. El PCBN s'utilitza principalment per fabricar ganivets o altres eines.
Les eines de tall PCBN es poden dividir en fulles de PCBN sòlides i fulles compostes PCBN sinteritzades amb carbur.
Les fulles compostes de PCBN es fan sinteritzant una capa de PCBN amb un gruix de 0,5 a 1,0 mm sobre un carbur cimentat amb bona resistència i tenacitat. El seu rendiment combina una bona duresa amb una gran duresa i resistència al desgast. Soluciona els problemes de baixa resistència a la flexió i difícil soldadura de fulles CBN.
⑵ Principals propietats i característiques del nitrur de bor cúbic
Tot i que la duresa del nitrur de bor cúbic és lleugerament inferior a la del diamant, és molt superior a la d'altres materials d'alta duresa. L'avantatge destacat del CBN és que la seva estabilitat tèrmica és molt superior a la del diamant, arribant a temperatures superiors als 1200 °C (el diamant és de 700-800 °C). Un altre avantatge destacat és que és químicament inert i no reacciona amb el ferro a 1200-1300 °C. reacció. Les principals característiques de rendiment del nitrur de bor cúbic són les següents.
① Alta duresa i resistència al desgast: l'estructura de cristall CBN és similar al diamant i té una duresa i una resistència similars al diamant. El PCBN és especialment adequat per processar materials d'alta duresa que només es podrien rectificar abans i poden obtenir una millor qualitat superficial de la peça de treball.
② Alta estabilitat tèrmica: la resistència a la calor del CBN pot arribar a 1400 ~ 1500 ℃, que és gairebé 1 vegades més gran que la resistència a la calor del diamant (700 ~ 800 ℃). Les eines PCBN poden tallar aliatges d'alta temperatura i acer endurit a altes velocitats de 3 a 5 vegades més grans que les eines de carbur.
③ Excel·lent estabilitat química: no té interacció química amb materials a base de ferro fins a 1200-1300 ° C, i no es desgastarà tan fort com el diamant. En aquest moment, encara pot mantenir la duresa del carbur cimentat; Les eines PCBN són adequades per tallar peces d'acer temperat i ferro colat refrigerat, es poden utilitzar àmpliament en el tall de ferro colat a alta velocitat.
④ Bona conductivitat tèrmica: tot i que la conductivitat tèrmica del CBN no pot mantenir-se al dia amb el diamant, la conductivitat tèrmica del PCBN entre diversos materials d'eina és la segona només després del diamant i molt més alta que l'acer d'alta velocitat i el carbur cimentat.
⑤ Té un coeficient de fricció més baix: un coeficient de fricció baix pot provocar una reducció de la força de tall durant el tall, una reducció de la temperatura de tall i una millora de la qualitat de la superfície mecanitzada.
⑶ Aplicació d'eines de tall de nitrur de bor cúbic
El nitrur de bor cúbic és adequat per a l'acabat de diversos materials difícils de tallar, com ara acer tret, ferro colat dur, aliatges d'alta temperatura, carbur cimentat i materials de polvorització superficial. La precisió de processament pot arribar a IT5 (el forat és IT6) i el valor de la rugositat superficial pot ser tan petit com Ra1,25 ~ 0,20 μm.
El material d'eina de nitrur de bor cúbic té poca duresa i resistència a la flexió. Per tant, les eines de tornejat de nitrur de bor cúbic no són adequades per al mecanitzat en brut a baixes velocitats i càrregues d'impacte elevat; al mateix temps, no són adequats per tallar materials d'alta plasticitat (com ara aliatges d'alumini, aliatges de coure, aliatges a base de níquel, acers d'alta plasticitat, etc.), perquè el tall d'aquestes vores acumulades greus es produirà en treballar. amb metall, deteriorant la superfície mecanitzada.
3. materials d'eina ceràmica
Les eines de tall de ceràmica tenen les característiques d'alta duresa, bona resistència al desgast, excel·lent resistència a la calor i estabilitat química, i no són fàcils d'unir amb el metall. Les eines ceràmiques tenen un paper molt important en el mecanitzat CNC. Les eines ceràmiques s'han convertit en una de les principals eines per al tall i processament a gran velocitat de materials difícils de mecanitzar. Les eines de tall de ceràmica s'utilitzen àmpliament en el tall d'alta velocitat, el tall en sec, el tall dur i el tall de materials difícils de mecanitzar. Les eines de ceràmica poden processar de manera eficient materials de gran duresa que les eines tradicionals no poden processar en absolut, adonant-se de "tornar en comptes de moldre"; la velocitat de tall òptima de les eines de ceràmica pot ser de 2 a 10 vegades superior a la de les eines de carbur, millorant així molt l'eficiència de la producció de tall. ; Les principals matèries primeres utilitzades en els materials d'eines ceràmiques són els elements més abundants a l'escorça terrestre. Per tant, la promoció i l'aplicació d'eines ceràmiques són de gran importància per millorar la productivitat, reduir els costos de processament i estalviar metalls preciosos estratègics. També promourà molt el desenvolupament de la tecnologia de tall. progrés.
⑴ Tipus de materials per a eines ceràmiques
Els tipus de material d'eina ceràmica generalment es poden dividir en tres categories: ceràmica a base d'alúmina, ceràmica a base de nitrur de silici i ceràmica composta a base de nitrur de silici i alúmina. Entre ells, els materials d'eina ceràmics a base d'alúmina i nitrur de silici són els més utilitzats. El rendiment de la ceràmica a base de nitrur de silici és superior al de la ceràmica a base d'alúmina.
⑵ Rendiment i característiques de les eines de tall de ceràmica
① Alta duresa i bona resistència al desgast: tot i que la duresa de les eines de tall de ceràmica no és tan alta com PCD i PCBN, és molt superior a la de les eines de tall de carbur i acer d'alta velocitat, arribant a 93-95HRA. Les eines de tall de ceràmica poden processar materials de gran duresa que són difícils de processar amb les eines de tall tradicionals i són adequades per al tall d'alta velocitat i el tall dur.
② Resistència a altes temperatures i bona resistència a la calor: les eines de tall de ceràmica encara poden tallar a altes temperatures per sobre de 1200 °C. Les eines de tall de ceràmica tenen bones propietats mecàniques a alta temperatura. Les eines de tall de ceràmica A12O3 tenen una resistència a l'oxidació especialment bona. Fins i tot si el tall es troba en un estat calent, es pot utilitzar contínuament. Per tant, les eines de ceràmica poden aconseguir el tall en sec, eliminant així la necessitat de fluid de tall.
③ Bona estabilitat química: les eines de tall de ceràmica no són fàcils d'unir amb el metall, són resistents a la corrosió i tenen una bona estabilitat química, cosa que pot reduir el desgast d'unió de les eines de tall.
④ Baix coeficient de fricció: l'afinitat entre les eines de ceràmica i el metall és petita i el coeficient de fricció és baix, cosa que pot reduir la força de tall i la temperatura de tall.
⑶ Els ganivets de ceràmica tenen aplicacions
La ceràmica és un dels materials d'eina utilitzats principalment per a l'acabat i el semiacabat d'alta velocitat. Les eines de tall de ceràmica són adequades per tallar diferents ferros colats (ferro colat gris, ferro dúctil, ferro colat mal·leable, ferro colat refrigerat, ferro colat d'alt aliatge resistent al desgast) i materials d'acer (acer estructural al carboni, acer estructural d'aliatge, acer d'alta resistència, acer alt en manganès, acer temperat, etc.), també es pot utilitzar per tallar aliatges de coure, grafit, plàstics d'enginyeria i materials compostos.
Les propietats del material de les eines de tall de ceràmica tenen els problemes de baixa resistència a la flexió i poca resistència a l'impacte, cosa que les fa inadequades per tallar a baixes velocitats i amb càrregues d'impacte.
4. Materials d'eina recoberts
Les eines de tall de recobriment són una de les maneres importants de millorar el rendiment de les eines. L'aparició de les eines recobertes ha suposat un gran avenç en el rendiment de tall de les eines de tall. Les eines recobertes estan recobertes amb una o més capes de compostos refractaris amb bona resistència al desgast al cos de l'eina amb bona tenacitat. Combina la matriu d'eines amb el recobriment dur, millorant així molt el rendiment de l'eina. Les eines recobertes poden millorar l'eficiència del processament, millorar la precisió del processament, allargar la vida útil de les eines i reduir els costos de processament.
Al voltant del 80% de les eines de tall utilitzades en les noves màquines eina CNC utilitzen eines recobertes. Les eines recobertes seran la varietat d'eines més important en el camp del mecanitzat CNC en el futur.
⑴ Tipus d'eines recobertes
Segons els diferents mètodes de recobriment, les eines recobertes es poden dividir en eines recobertes de deposició química de vapor (CVD) i eines recobertes de deposició física de vapor (PVD). Les eines de tall de carbur revestit utilitzen generalment un mètode de deposició de vapor químic i la temperatura de deposició és d'uns 1000 °C. Les eines de tall d'acer d'alta velocitat recoberts utilitzen generalment el mètode de deposició de vapor físic i la temperatura de deposició és d'uns 500 °C;
Segons els diferents materials de substrat de les eines recobertes, les eines recobertes es poden dividir en eines recobertes de carbur, eines recobertes d'acer d'alta velocitat i eines recobertes de ceràmica i materials superdurs (diamant i nitrur de bor cúbic).
Segons les propietats del material de recobriment, les eines recobertes es poden dividir en dues categories, a saber, les eines recobertes "dures" i les eines recobertes "toves". Els principals objectius que persegueixen les eines amb recobriment "dur" són una alta duresa i resistència al desgast. Els seus principals avantatges són l'alta duresa i una bona resistència al desgast, normalment recobriments TiC i TiN. L'objectiu que persegueixen les eines de recobriment "tous" és un baix coeficient de fricció, també conegut com a eines autolubricants, que fricció amb el material de la peça. El coeficient és molt baix, només aproximadament 0,1, que pot reduir l'adhesió, reduir la fricció i reduir el tall. força i temperatura de tall.
Recentment s'han desenvolupat eines de tall de nanocoating (Nanoeoating). Aquestes eines recobertes poden utilitzar diferents combinacions de materials de recobriment (com ara metall/metall, metall/ceràmica, ceràmica/ceràmica, etc.) per satisfer diferents requisits funcionals i de rendiment. Els nano-recobriments dissenyats correctament poden fer que els materials d'eines tinguin excel·lents funcions de reducció de la fricció i anti-desgast i propietats autolubricants, cosa que els fa adequats per al tall en sec a alta velocitat.
⑵ Característiques de les eines de tall recobertes
① Bon rendiment mecànic i de tall: les eines recobertes combinen les excel·lents propietats del material base i del material de recobriment. No només mantenen la bona duresa i l'alta resistència del material base, sinó que també tenen una alta duresa, una gran resistència al desgast i un baix coeficient de fricció. Per tant, la velocitat de tall de les eines recobertes es pot augmentar més de 2 vegades que la de les eines no recobertes i es permeten velocitats d'alimentació més altes. També es millora la vida útil de les eines recobertes.
② Forta versatilitat: les eines recobertes tenen una àmplia versatilitat i amplien significativament el rang de processament. Una eina recoberta pot substituir diverses eines no recobertes.
③ Gruix del recobriment: a mesura que augmenta el gruix del recobriment, també augmentarà la vida útil de l'eina, però quan el gruix del recobriment arriba a la saturació, la vida útil de l'eina ja no augmentarà significativament. Quan el recobriment és massa gruixut, provocarà fàcilment descamació; quan el recobriment és massa prim, la resistència al desgast serà baixa.
④ Remoldabilitat: les fulles recobertes tenen poca capacitat de rectificació, equips de recobriment complexos, requisits de procés elevats i temps de recobriment llarg.
⑤ Material de recobriment: les eines amb diferents materials de recobriment tenen un rendiment de tall diferent. Per exemple: quan es talla a baixa velocitat, el recobriment TiC té avantatges; quan es talla a gran velocitat, el TiN és més adequat.
⑶ Aplicació d'eines de tall recobertes
Les eines recobertes tenen un gran potencial en el camp del mecanitzat CNC i seran la varietat d'eines més important en el camp del mecanitzat CNC en el futur. La tecnologia de recobriment s'ha aplicat a freses d'extrem, escariadors, broques, eines de processament de forats compostos, plaques d'engranatges, talladors d'engranatges, talladors d'engranatges, broques de formació i diverses insercions indexables subjectades a màquina per satisfer diversos requisits de processament de tall d'alta velocitat. Les necessitats de materials com acer i ferro colat, aliatges resistents a la calor i metalls no fèrrics.
5. Materials d'eines de carbur
Les eines de tall de carbur, especialment les eines de tall de carbur indexable, són els principals productes d'eines de mecanitzat CNC. Des de la dècada de 1980, les varietats de diverses eines o inserts de tall integrals i indexables de carbur s'han ampliat a diversos tipus. Una varietat de camps d'eines de tall, en els quals les eines de carbur indexable s'han expandit des d'eines simples de tornejat i freses de cara fins a diversos camps d'eines de precisió, complexos i de conformació.
⑴ Tipus d'eines de tall de carbur
Segons la composició química principal, el carbur cimentat es pot dividir en carbur cimentat a base de carbur de tungstè i carbur cimentat a base de carboni de titani (nitrur) (TiC(N)).
El carbur cimentat a base de carbur de tungstè inclou tres tipus: tungstè cobalt (YG), tungstè cobalt titani (YT) i carbur rar afegit (YW). Cadascun té els seus propis avantatges i desavantatges. Els components principals són el carbur de tungstè (WC) i el carbur de titani. (TiC), carbur de tàntal (TaC), carbur de niobi (NbC), etc. La fase d'unió metàl·lica que s'utilitza habitualment és Co.
El carbur cimentat a base de carboni de titani (nitrur) és un carbur cimentat amb TiC com a component principal (alguns afegeixen altres carburs o nitrurs). Les fases d'unió metàl·lica que s'utilitzen habitualment són Mo i Ni.
ISO (Organització Internacional per a la Normalització) divideix el carbur de tall en tres categories:
La classe K, inclosa Kl0 ~ K40, és equivalent a la classe YG del meu país (el component principal és WC.Co).
La categoria P, inclosa P01 ~ P50, és equivalent a la categoria YT del meu país (el component principal és WC.TiC.Co).
La classe M, inclosa M10 ~ M40, és equivalent a la classe YW del meu país (el component principal és WC-TiC-TaC(NbC)-Co).
Cada grau representa una sèrie d'aliatges que van des d'alta duresa fins a màxima tenacitat amb un nombre entre 01 i 50.
⑵ Característiques de rendiment de les eines de tall de carbur
① Alta duresa: les eines de tall de carbur estan fetes de carburs d'alta duresa i punt de fusió (anomenada fase dura) i aglutinants metàl·lics (anomenats fase d'unió) mitjançant la metal·lúrgia en pols, amb una duresa de 89 a 93 HRA. , molt superior a l'acer d'alta velocitat. A 5400C, la duresa encara pot arribar als 82~87HRA, que és la mateixa que la duresa de l'acer d'alta velocitat a temperatura ambient (83~86HRA). El valor de duresa del carbur cimentat canvia amb la naturalesa, la quantitat, la mida de les partícules dels carburs i el contingut de la fase d'enllaç metàl·lic, i generalment disminueix amb l'augment del contingut de la fase metàl·lica d'unió. Quan el contingut de la fase aglutinant és el mateix, la duresa dels aliatges YT és més gran que la dels aliatges YG, i els aliatges afegits amb TaC (NbC) tenen una duresa més alta a alta temperatura.
② Resistència a la flexió i tenacitat: la resistència a la flexió del carbur cimentat d'ús habitual està en el rang de 900 a 1500 MPa. Com més gran sigui el contingut de fase de lligant metàl·lic, més gran serà la resistència a la flexió. Quan el contingut d'aglutinant és el mateix, la resistència de l'aliatge de tipus YG (WC-Co) és superior a la de l'aliatge de tipus YT (WC-TiC-Co) i a mesura que augmenta el contingut de TiC, la resistència disminueix. El carbur cimentat és un material trencadís i la seva resistència a l'impacte a temperatura ambient és només d'1/30 a 1/8 de la de l'acer d'alta velocitat.
⑶ Aplicació d'eines de tall de carbur d'ús habitual
Els aliatges YG s'utilitzen principalment per processar ferro colat, metalls no fèrrics i materials no metàl·lics. El carbur cimentat de gra fi (com YG3X, YG6X) té una duresa i resistència al desgast més alta que el carbur de gra mitjà amb el mateix contingut de cobalt. És adequat per processar alguns ferro colat dur especial, acer inoxidable austenític, aliatge resistent a la calor, aliatge de titani, bronze dur i materials aïllants resistents al desgast, etc.
Els avantatges destacats del carbur cimentat tipus YT són una alta duresa, una bona resistència a la calor, una major duresa i resistència a la compressió a altes temperatures que el tipus YG i una bona resistència a l'oxidació. Per tant, quan es requereix que el ganivet tingui una major resistència a la calor i al desgast, s'ha de seleccionar un grau amb un contingut de TiC més alt. Els aliatges YT són adequats per processar materials plàstics com l'acer, però no són adequats per processar aliatges de titani i aliatges de silici i alumini.
L'aliatge YW té les propietats dels aliatges YG i YT i té bones propietats completes. Es pot utilitzar per processar acer, ferro colat i metalls no fèrrics. Si s'augmenta adequadament el contingut de cobalt d'aquest tipus d'aliatge, la resistència pot ser molt alta i es pot utilitzar per a la mecanització en brut i el tall interromput de diversos materials difícils de mecanitzar.
6. Eines de tall d'acer d'alta velocitat
L'acer d'alta velocitat (HSS) és un acer per eines d'alt aliatge que afegeix més elements d'aliatge com W, Mo, Cr i V. Les eines de tall d'acer d'alta velocitat tenen un rendiment integral excel·lent en termes de resistència, duresa i processabilitat. En eines de tall complexes, especialment aquelles amb formes de fulla complexes, com ara eines de processament de forats, freses, eines de roscat, eines de brotxa, eines de tall d'engranatges, etc., encara s'utilitza acer d'alta velocitat. ocupa una posició dominant. Els ganivets d'acer d'alta velocitat són fàcils d'esmolar per produir vores de tall afilades.
Segons els diferents usos, l'acer d'alta velocitat es pot dividir en acer d'alta velocitat d'ús general i acer d'alta velocitat d'alt rendiment.
⑴ Eines de tall d'acer d'alta velocitat d'ús general
Acer d'alta velocitat d'ús general. En general, es pot dividir en dues categories: acer de tungstè i acer de tungstè-molibdè. Aquest tipus d'acer d'alta velocitat conté del 0,7% al 0,9% (C). Segons els diferents continguts de tungstè de l'acer, es pot dividir en acer de tungstè amb un contingut de W del 12% o 18%, acer de tungstè-molibdè amb un contingut de W del 6% o 8% i acer de molibdè amb un contingut de W. del 2% o cap W. . L'acer d'alta velocitat d'ús general té una certa duresa (63-66HRC) i resistència al desgast, alta resistència i tenacitat, bona plasticitat i tecnologia de processament, de manera que s'utilitza àmpliament en la fabricació de diverses eines complexes.
① Acer de tungstè: el grau típic de l'acer de tungstè d'acer d'alta velocitat d'ús general és W18Cr4V, (anomenat W18). Té un bon rendiment general. La duresa a alta temperatura a 6000C és de 48,5 HRC i es pot utilitzar per fabricar diverses eines complexes. Té els avantatges d'una bona mòlta i una baixa sensibilitat a la descarburació, però a causa del seu alt contingut de carbur, distribució desigual, partícules grans i poca resistència i duresa.
② Acer tungstè-molibdè: es refereix a un acer d'alta velocitat obtingut substituint part del tungstè en acer de tungstè per molibdè. El grau típic de l'acer de tungstè-molibdè és W6Mo5Cr4V2, (anomenat M2). Les partícules de carbur de M2 són fines i uniformes, i la seva força, duresa i plasticitat a alta temperatura són millors que les de W18Cr4V. Un altre tipus d'acer de tungstè-molibdè és W9Mo3Cr4V (W9 per abreujar). La seva estabilitat tèrmica és lleugerament superior a l'acer M2, la seva resistència a la flexió i duresa són millors que W6M05Cr4V2 i té una bona processabilitat.
⑵ Eines de tall d'acer d'alta velocitat d'alt rendiment
L'acer d'alta velocitat d'alt rendiment es refereix a un nou tipus d'acer que afegeix una mica de carboni, contingut de vanadi i elements d'aliatge com ara Co i Al a la composició de l'acer d'alta velocitat d'ús general, millorant així la seva resistència a la calor i al desgast. . Hi ha principalment les categories següents:
① Acer d'alta velocitat d'alt carboni. L'acer d'alta velocitat d'alt carboni (com ara 95W18Cr4V) té una alta duresa a temperatura ambient i alta temperatura. És adequat per a la fabricació i processament d'acer normal i ferro colat, broques, escariadors, aixetes i freses amb requisits d'alta resistència al desgast, o eines per processar materials més durs. No és adequat per suportar grans impactes.
② Acer d'alta velocitat amb alt vanadi. Els graus típics, com ara W12Cr4V4Mo, (anomenats EV4), tenen un contingut en V augmentat entre un 3% i un 5%, tenen una bona resistència al desgast i són adequats per tallar materials que causen un gran desgast d'eines, com ara fibres, cautxú dur, plàstics. , etc., i també es pot utilitzar per processar materials com ara acer inoxidable, acer d'alta resistència i aliatges d'alta temperatura.
③ Acer d'alta velocitat al cobalt. És un acer d'alta velocitat súper dur que conté cobalt. Els graus típics, com ara W2Mo9Cr4VCo8, (anomenats M42), tenen una duresa molt alta. La seva duresa pot arribar als 69-70HRC. És adequat per processar acers resistents a la calor d'alta resistència difícils d'utilitzar, aliatges d'alta temperatura, aliatges de titani, etc. Materials de processament: M42 té una bona mòlta i és adequat per a la fabricació d'eines de precisió i complexes, però no és adequat. per treballar en condicions de tall per impacte.
④ Acer d'alumini d'alta velocitat. És un acer d'alta velocitat súper dur que conté alumini. Els graus típics són, per exemple, W6Mo5Cr4V2Al, (anomenat 501). La duresa a alta temperatura a 6000C també arriba als 54HRC. El rendiment de tall és equivalent al M42. És adequat per a la fabricació de freses, broques, escariadors, talladores d'engranatges i broques. etc., utilitzat per processar materials com ara acer aliat, acer inoxidable, acer d'alta resistència i aliatges d'alta temperatura.
⑤ Acer d'alta velocitat súper dur amb nitrogen. Els graus típics, com ara W12M03Cr4V3N, anomenats (V3N), són acers d'alta velocitat súper durs que contenen nitrogen. La duresa, la força i la tenacitat són equivalents a M42. Es poden utilitzar com a substitut dels acers d'alta velocitat que contenen cobalt i s'utilitzen per al tall a baixa velocitat de materials difícils de mecanitzar i acers de baixa velocitat i alta precisió. processament.
⑶ Funció d'acer d'alta velocitat i acer d'alta velocitat de metal·lúrgia en pols
Segons els diferents processos de fabricació, l'acer d'alta velocitat es pot dividir en acer d'alta velocitat de fosa i acer d'alta velocitat de metal·lúrgia en pols.
① Funció d'acer d'alta velocitat: tant l'acer normal d'alta velocitat com l'acer d'alta velocitat d'alt rendiment es fabriquen mitjançant mètodes de fosa. Es converteixen en ganivets mitjançant processos com la fosa, la fosa de lingot i el xapat i laminació. Un problema greu que es produeix fàcilment quan es fonen acers d'alta velocitat és la segregació de carburs. Els carburs durs i trencadissos es distribueixen de manera desigual a l'acer d'alta velocitat i els grans són gruixuts (fins a desenes de micres), cosa que afecta la resistència al desgast i la duresa de les eines d'acer d'alta velocitat. i afecta negativament el rendiment del tall.
② Acer d'alta velocitat de metal·lúrgia de pols (PM HSS): l'acer d'alta velocitat de metal·lúrgia de pols (PM HSS) és un acer líquid fos en un forn d'inducció d'alta freqüència, atomitzat amb argó d'alta pressió o nitrogen pur, i després apagat per obtenir-lo. cristalls fins i uniformes. Estructura (pols d'acer d'alta velocitat) i després premeu la pols resultant en un blanc de ganivet a alta temperatura i alta pressió, o primer feu una palanca d'acer i després forgeu-la i enrotlleu-la en forma de ganivet. En comparació amb l'acer d'alta velocitat fabricat pel mètode de fusió, PM HSS té els avantatges que els grans de carbur són fins i uniformes, i la força, la duresa i la resistència al desgast milloren molt en comparació amb l'acer d'alta velocitat fos. En el camp de les eines CNC complexes, les eines PM HSS es desenvoluparan i ocuparan una posició important. Els graus típics, com ara F15, FR71, GFl, GF2, GF3, PT1, PVN, etc., es poden utilitzar per fabricar eines de tall de gran mida, càrrega pesada i d'alt impacte, així com eines de tall de precisió.
Principis per a la selecció de materials d'eines CNC
Actualment, els materials d'eines CNC àmpliament utilitzats inclouen principalment eines de diamant, eines de nitrur de bor cúbic, eines de ceràmica, eines de revestiment, eines de carbur, eines d'acer d'alta velocitat, etc. Hi ha molts graus de materials d'eina, i les seves propietats varien molt. La taula següent mostra els principals indicadors de rendiment de diversos materials d'eina.
Els materials d'eina per al mecanitzat CNC s'han de seleccionar segons la peça que s'està processant i la naturalesa del processament. La selecció dels materials de l'eina ha de coincidir raonablement amb l'objecte de processament. La combinació de materials d'eines de tall i objectes de processament es refereix principalment a la concordança de les propietats mecàniques, físiques i químiques de les dues per obtenir la vida útil més llarga de l'eina i la màxima productivitat de tall.
1. Relacionar les propietats mecàniques dels materials de les eines de tall i els objectes de processament
El problema de fer coincidir les propietats mecàniques de l'eina de tall i l'objecte de processament es refereix principalment a la concordança de paràmetres de propietats mecàniques com ara la força, la duresa i la duresa de l'eina i el material de la peça. Els materials d'eina amb diferents propietats mecàniques són adequats per processar diferents materials de peces de treball.
① L'ordre de la duresa del material de l'eina és: eina de diamant > eina de nitrur de bor cúbic > eina de ceràmica > carbur de tungstè > acer d'alta velocitat.
② L'ordre de resistència a la flexió dels materials de l'eina és: acer d'alta velocitat > carbur cimentat > eines ceràmiques > eines de diamant i nitrur de bor cúbic.
③ L'ordre de duresa dels materials de l'eina és: acer d'alta velocitat > carbur de tungstè > nitrur de bor cúbic, eines de diamant i ceràmica.
Els materials de peces de gran duresa s'han de processar amb eines de major duresa. La duresa del material de l'eina ha de ser superior a la duresa del material de la peça, que generalment es requereix per sobre de 60HRC. Com més gran sigui la duresa del material de l'eina, millor serà la seva resistència al desgast. Per exemple, quan augmenta el contingut de cobalt en el carbur cimentat, augmenta la seva resistència i tenacitat i disminueix la seva duresa, fent-lo apte per al mecanitzat desbast; quan el contingut de cobalt disminueix, augmenta la seva duresa i resistència al desgast, fent-lo apte per a l'acabat.
Les eines amb excel·lents propietats mecàniques a alta temperatura són especialment adequades per al tall a alta velocitat. L'excel·lent rendiment a alta temperatura de les eines de tall de ceràmica els permet tallar a altes velocitats, i la velocitat de tall permesa pot ser de 2 a 10 vegades superior a la del carbur cimentat.
2. Relacionar les propietats físiques del material de l'eina de tall amb l'objecte mecanitzat
Eines amb diferents propietats físiques, com ara eines d'acer d'alta velocitat amb alta conductivitat tèrmica i baix punt de fusió, eines ceràmiques amb alt punt de fusió i baixa expansió tèrmica, eines de diamant amb alta conductivitat tèrmica i baixa expansió tèrmica, etc. processant diferents materials de peces. Quan es processen peces amb poca conductivitat tèrmica, s'han d'utilitzar materials d'eina amb millor conductivitat tèrmica perquè la calor de tall es pugui transferir ràpidament i es pugui reduir la temperatura de tall. A causa de la seva alta conductivitat tèrmica i difusivitat tèrmica, el diamant pot dissipar fàcilment la calor de tall sense causar una gran deformació tèrmica, la qual cosa és especialment important per a eines de mecanitzat de precisió que requereixen una gran precisió dimensional.
① La temperatura de resistència a la calor de diversos materials d'eines: les eines de diamant són de 700 ~ 8000C, les eines de PCBN són de 13000 ~ 15000C, les eines de ceràmica són de 1100 ~ 12000C, el carbur cimentat basat en TiC(N) és de 900 ~ 11000C, basat en WC. Els grans de carbur és de 800 ~ 9000C, HSS és de 600 ~ 7000C.
② L'ordre de la conductivitat tèrmica de diversos materials d'eines: PCD>PCBN>Carbur cimentat basat en WC>Carbur cimentat basat en TiC(N)>HSS>Cèràmica basada en Si3N4>Càrmica basada en A1203.
③ L'ordre dels coeficients d'expansió tèrmica de diversos materials d'eina és: HSS>Carbur cimentat basat en WC>TiC(N)>Ceràmica basada en A1203>PCBN>Ceràmica basada en Si3N4>PCD.
④ L'ordre de la resistència al xoc tèrmic de diversos materials d'eina és: HSS>Carbur cimentat basat en WC>Cèràmica basada en Si3N4>PCBN>PCD>Carbur cimentat basat en TiC(N)> Ceràmica basada en A1203.
3. Relacionar les propietats químiques del material de l'eina de tall amb l'objecte mecanitzat
El problema de fer coincidir les propietats químiques dels materials d'eines de tall i els objectes de processament es refereix principalment a la concordança de paràmetres de rendiment químic, com ara l'afinitat química, la reacció química, la difusió i la dissolució de materials d'eines i materials de peça. Les eines amb diferents materials són adequades per processar diferents materials de peces.
① La resistència a la temperatura d'unió de diversos materials d'eina (amb acer) és: PCBN>ceràmica>carbur de tungstè>HSS.
② La temperatura de resistència a l'oxidació de diversos materials d'eina és: ceràmica>PCBN>carbur de tungstè>diamant>HSS.
③ La força de difusió dels materials de l'eina (per a acer) és: diamant> Ceràmica basada en Si3N4> PCBN> Ceràmica basada en A1203. La intensitat de difusió (per al titani) és: ceràmica basada en A1203>PCBN>SiC>Si3N4>diamant.
4. Selecció raonable de materials d'eines CNC
En termes generals, PCBN, eines de ceràmica, carbur recobert i eines de carbur basades en TiCN són adequades per al processament CNC de metalls ferrosos com l'acer; mentre que les eines PCD són adequades per a materials metàl·lics no fèrrics com ara Al, Mg, Cu i els seus aliatges i processament de materials no metàl·lics. A la taula següent s'enumeren alguns dels materials de peça que els materials d'eines anteriors són adequats per processar.
Les eines CNC Xinfa tenen les característiques de bona qualitat i baix preu. Per obtenir més informació, visiteu:
Fabricants d'eines CNC - Fàbrica i proveïdors d'eines CNC de la Xina (xinfatools.com)
Hora de publicació: 01-nov-2023
