Een goed paard heeft een goed zadel nodig en maakt gebruik van geavanceerde CNC-bewerkingsapparatuur. Als het verkeerde gereedschap wordt gebruikt, is het nutteloos! Het selecteren van het juiste gereedschapsmateriaal heeft een grote invloed op de levensduur van het gereedschap, de verwerkingsefficiëntie, de verwerkingskwaliteit en de verwerkingskosten. Dit artikel biedt nuttige informatie over messenkennis, verzamel deze en stuur deze door, laten we samen leren.
Gereedschapsmaterialen moeten basiseigenschappen hebben
De selectie van gereedschapsmaterialen heeft een grote invloed op de standtijd, verwerkingsefficiëntie, verwerkingskwaliteit en verwerkingskosten. Gereedschappen moeten bestand zijn tegen hoge druk, hoge temperaturen, wrijving, stoten en trillingen tijdens het snijden. Daarom moeten gereedschapsmaterialen de volgende basiseigenschappen hebben:
(1) Hardheid en slijtvastheid. De hardheid van het gereedschapsmateriaal moet hoger zijn dan de hardheid van het werkstukmateriaal, die doorgaans boven de 60 HRC moet liggen. Hoe hoger de hardheid van het gereedschapsmateriaal, hoe beter de slijtvastheid.
(2) Sterkte en taaiheid. Gereedschapsmaterialen moeten een hoge sterkte en taaiheid hebben om snijkrachten, stoten en trillingen te weerstaan en brosse breuk en afbrokkeling van het gereedschap te voorkomen.
(3) Hittebestendigheid. Het gereedschapsmateriaal heeft een goede hittebestendigheid, is bestand tegen hoge snijtemperaturen en heeft een goede oxidatieweerstand.
(4) Procesprestaties en economie. Gereedschapsmaterialen moeten goede smeedprestaties, warmtebehandelingsprestaties en lasprestaties hebben; slijpprestaties, enz., en moeten een hoge prestatie-prijsverhouding nastreven.
Typen, eigenschappen, kenmerken en toepassingen van gereedschapsmaterialen
1. Materialen voor diamantgereedschap
Diamant is een allotroop van koolstof en is het hardste materiaal dat in de natuur voorkomt. Diamantsnijgereedschappen hebben een hoge hardheid, hoge slijtvastheid en hoge thermische geleidbaarheid en worden veel gebruikt bij de verwerking van non-ferrometalen en niet-metalen materialen. Vooral bij het hogesnelheidssnijden van aluminium en silicium-aluminiumlegeringen zijn diamantgereedschappen het belangrijkste type snijgereedschap dat moeilijk te vervangen is. Diamantgereedschappen die een hoge efficiëntie, hoge stabiliteit en een lange levensduur kunnen bereiken, zijn onmisbare en belangrijke gereedschappen in de moderne CNC-bewerking.
⑴ Soorten diamantgereedschappen
① Natuurlijke diamantgereedschappen: Natuurlijke diamanten worden al honderden jaren als snijgereedschap gebruikt. Natuurlijke diamantgereedschappen met één kristal zijn fijngeslepen om de snijkant extreem scherp te maken. De snijkantradius kan 0,002 μm bereiken, wat ultradun snijden mogelijk maakt. Het kan een extreem hoge werkstukprecisie en een extreem lage oppervlakteruwheid verwerken. Het is een erkend, ideaal en onvervangbaar bewerkingsgereedschap met ultraprecieze bewerking.
② PCD-diamantslijpgereedschappen: natuurlijke diamanten zijn duur. De meest gebruikte diamant bij het slijpen is polykristallijne diamant (PCD). Sinds het begin van de jaren zeventig is polykristallijne diamant (polykristallijne diamant, ook wel PCD-bladen genoemd) ontwikkeld, bereid met behulp van hogetemperatuur- en hogedruksynthesetechnologie. Na het succes zijn natuurlijke diamantslijpgereedschappen bij vele gelegenheden vervangen door kunstmatige polykristallijne diamant. PCD-grondstoffen zijn rijk aan bronnen en hun prijs bedraagt slechts enkele tot een tiende van die van natuurlijke diamant. PCD-snijgereedschappen kunnen niet worden geslepen om extreem scherpe snijgereedschappen te produceren. De oppervlaktekwaliteit van de snijkant en het bewerkte werkstuk is niet zo goed als die van natuurlijk diamant. Het is nog niet gemakkelijk om PCD-bladen met spaanbrekers in de industrie te vervaardigen. Daarom kan PCD alleen worden gebruikt voor het nauwkeurig snijden van non-ferrometalen en niet-metalen, en is het moeilijk om uiterst nauwkeurig snijden te bereiken. Precisie spiegelsnijden.
③ CVD-diamantsnijgereedschappen: Sinds eind jaren zeventig tot begin jaren tachtig verscheen CVD-diamanttechnologie in Japan. CVD-diamant verwijst naar het gebruik van chemische dampafzetting (CVD) om een diamantfilm op een heterogene matrix (zoals gecementeerd carbide, keramiek, enz.) te synthetiseren. CVD-diamant heeft exact dezelfde structuur en kenmerken als natuurlijke diamant. De prestaties van CVD-diamant liggen zeer dicht bij die van natuurlijke diamant. Het heeft de voordelen van natuurlijke monokristallijne diamant en polykristallijne diamant (PCD), en overwint tot op zekere hoogte hun tekortkomingen.
⑵ Prestatiekenmerken van diamantgereedschappen
① Extreem hoge hardheid en slijtvastheid: Natuurlijke diamant is de hardste stof die in de natuur voorkomt. Diamant heeft een extreem hoge slijtvastheid. Bij het verwerken van materialen met een hoge hardheid is de levensduur van diamantgereedschappen 10 tot 100 keer zo lang als die van hardmetalen gereedschappen, of zelfs honderden keren.
② Heeft een zeer lage wrijvingscoëfficiënt: de wrijvingscoëfficiënt tussen diamant en sommige non-ferrometalen is lager dan bij andere snijgereedschappen. De wrijvingscoëfficiënt is laag, de vervorming tijdens de verwerking is klein en de snijkracht kan worden verminderd.
③ De snijkant is zeer scherp: De snijkant van het diamantgereedschap kan zeer scherp worden geslepen. Het natuurlijke diamantgereedschap met één kristal kan zo hoog zijn als 0,002 ~ 0,008 μm, wat ultradunne sneden en ultraprecieze verwerking kan uitvoeren.
④ Hoge thermische geleidbaarheid: Diamond heeft een hoge thermische geleidbaarheid en thermische diffusie, zodat de snijwarmte gemakkelijk wordt afgevoerd en de temperatuur van het snijgedeelte van het gereedschap laag is.
⑤ Heeft een lagere thermische uitzettingscoëfficiënt: de thermische uitzettingscoëfficiënt van diamant is meerdere malen kleiner dan die van gecementeerd carbide, en de verandering in gereedschapsgrootte veroorzaakt door snijwarmte is zeer klein, wat vooral belangrijk is voor precisie- en ultraprecieze bewerking die vereist een hoge maatnauwkeurigheid.
⑶ Toepassing van diamantgereedschappen
Diamantgereedschappen worden meestal gebruikt voor het fijnsnijden en kotteren van non-ferrometalen en niet-metallische materialen met hoge snelheden. Geschikt voor het verwerken van verschillende slijtvaste niet-metalen, zoals glasvezelpoedermetallurgieblanks, keramische materialen, enz.; diverse slijtvaste non-ferrometalen, zoals diverse silicium-aluminiumlegeringen; en nabewerking van diverse non-ferrometalen.
Het nadeel van diamantgereedschappen is dat ze een slechte thermische stabiliteit hebben. Wanneer de snijtemperatuur 700℃~800℃ overschrijdt, verliezen ze hun hardheid volledig. Bovendien zijn ze niet geschikt voor het snijden van ferrometalen omdat diamant (koolstof) bij hoge temperaturen gemakkelijk reageert met ijzer. Atoomactie zet koolstofatomen om in grafietstructuur en het gereedschap raakt gemakkelijk beschadigd.
2. Gereedschapsmateriaal van kubisch boornitride
Kubisch boornitride (CBN), het tweede superharde materiaal dat wordt gesynthetiseerd met behulp van een methode die vergelijkbaar is met de productie van diamant, staat na diamant op de tweede plaats wat betreft hardheid en thermische geleidbaarheid. Het heeft een uitstekende thermische stabiliteit en kan in de atmosfeer tot 10.000 graden Celsius worden verwarmd. Er vindt geen oxidatie plaats. CBN heeft extreem stabiele chemische eigenschappen voor ferrometalen en kan breed worden toegepast bij de verwerking van staalproducten.
⑴ Soorten snijgereedschappen voor kubisch boornitride
Kubisch boornitride (CBN) is een stof die in de natuur niet voorkomt. Het is verdeeld in eenkristallijn en polykristallijn, namelijk CBN-eenkristal en polykristallijn kubisch boornitride (polykristallijn kubisch geborennitride, kortweg PCBN). CBN is een van de allotropen van boornitride (BN) en heeft een structuur die lijkt op diamant.
PCBN (polykristallijn kubisch boornitride) is een polykristallijn materiaal waarin fijne CBN-materialen aan elkaar worden gesinterd via bindingsfasen (TiC, TiN, Al, Ti, enz.) onder hoge temperatuur en druk. Het is momenteel het op een na moeilijkste kunstmatig gesynthetiseerde materiaal. Diamantgereedschapsmateriaal wordt samen met diamant gezamenlijk superhard gereedschapsmateriaal genoemd. PCBN wordt vooral gebruikt voor het maken van messen of ander gereedschap.
PCBN-snijgereedschappen kunnen worden onderverdeeld in massieve PCBN-messen en PCBN-composietmessen gesinterd met hardmetaal.
PCBN-composietbladen worden gemaakt door een laag PCBN met een dikte van 0,5 tot 1,0 mm te sinteren op een hardmetaal met goede sterkte en taaiheid. Zijn prestaties combineren goede taaiheid met hoge hardheid en slijtvastheid. Het lost de problemen van lage buigsterkte en moeilijk lassen van CBN-bladen op.
⑵ Belangrijkste eigenschappen en kenmerken van kubisch boornitride
Hoewel de hardheid van kubisch boornitride iets lager is dan die van diamant, is deze veel hoger dan die van andere materialen met een hoge hardheid. Het opmerkelijke voordeel van CBN is dat de thermische stabiliteit ervan veel hoger is dan die van diamant, waarbij temperaturen boven de 1200°C kunnen worden bereikt (diamant is 700-800°C). Een ander opvallend voordeel is dat het chemisch inert is en niet reageert met ijzer bij 1200-1300°C. reactie. De belangrijkste prestatiekenmerken van kubisch boornitride zijn als volgt.
① Hoge hardheid en slijtvastheid: CBN-kristalstructuur is vergelijkbaar met diamant en heeft een vergelijkbare hardheid en sterkte als diamant. PCBN is bijzonder geschikt voor het verwerken van materialen met een hoge hardheid die voorheen alleen konden worden geslepen, en kan een betere oppervlaktekwaliteit van het werkstuk verkrijgen.
② Hoge thermische stabiliteit: de hittebestendigheid van CBN kan 1400 ~ 1500 ℃ bereiken, wat bijna 1 keer hoger is dan de hittebestendigheid van diamant (700 ~ 800 ℃). PCBN-gereedschappen kunnen legeringen en gehard staal op hoge temperatuur snijden met hoge snelheden die 3 tot 5 keer hoger zijn dan hardmetalen gereedschappen.
③ Uitstekende chemische stabiliteit: het heeft geen chemische interactie met materialen op ijzerbasis tot 1200-1300 °C en zal niet zo scherp slijten als diamant. Op dit moment kan het nog steeds de hardheid van gecementeerd carbide behouden; PCBN-gereedschappen zijn geschikt voor het snijden van geharde stalen onderdelen en gekoeld gietijzer, en kunnen op grote schaal worden gebruikt bij het hogesnelheidssnijden van gietijzer.
④ Goede thermische geleidbaarheid: Hoewel de thermische geleidbaarheid van CBN die van diamant niet kan bijhouden, is de thermische geleidbaarheid van PCBN onder verschillende gereedschapsmaterialen de tweede na diamant, en veel hoger dan snelstaal en gecementeerd carbide.
⑤ Heeft een lagere wrijvingscoëfficiënt: een lage wrijvingscoëfficiënt kan leiden tot een vermindering van de snijkracht tijdens het snijden, een verlaging van de snijtemperatuur en een verbetering van de kwaliteit van het bewerkte oppervlak.
⑶ Toepassing van snijgereedschappen van kubisch boornitride
Kubisch boornitride is geschikt voor het afwerken van verschillende moeilijk te snijden materialen, zoals gehard staal, hard gietijzer, hogetemperatuurlegeringen, gecementeerd carbide en oppervlaktespuitmaterialen. De verwerkingsnauwkeurigheid kan IT5 bereiken (het gat is IT6) en de waarde van de oppervlakteruwheid kan zo klein zijn als Ra1,25 ~ 0,20 μm.
Kubisch boornitride gereedschapsmateriaal heeft een slechte taaiheid en buigsterkte. Daarom zijn kubieke boornitride-draaigereedschappen niet geschikt voor voorbewerking bij lage snelheden en hoge schokbelastingen; Tegelijkertijd zijn ze niet geschikt voor het snijden van materialen met een hoge plasticiteit (zoals aluminiumlegeringen, koperlegeringen, legeringen op nikkelbasis, staalsoorten met een hoge plasticiteit, etc.), omdat bij het snijden hiervan ernstige snijranden zullen optreden. met metaal, waardoor het bewerkte oppervlak wordt aangetast.
3. keramische gereedschapsmaterialen
Keramische snijgereedschappen hebben de kenmerken van hoge hardheid, goede slijtvastheid, uitstekende hittebestendigheid en chemische stabiliteit, en zijn niet gemakkelijk te verbinden met metaal. Keramische gereedschappen spelen een zeer belangrijke rol bij CNC-bewerkingen. Keramische gereedschappen zijn een van de belangrijkste gereedschappen geworden voor het snel snijden en verwerken van moeilijk te bewerken materialen. Keramische snijgereedschappen worden veel gebruikt bij het snijden op hoge snelheid, droog snijden, hard snijden en snijden van moeilijk te bewerken materialen. Keramische gereedschappen kunnen zeer harde materialen efficiënt verwerken die traditionele gereedschappen helemaal niet kunnen verwerken, waardoor “draaien in plaats van slijpen” wordt gerealiseerd; de optimale snijsnelheid van keramische gereedschappen kan 2 tot 10 keer hoger zijn dan die van hardmetalen gereedschappen, waardoor de efficiëntie van de snijproductie aanzienlijk wordt verbeterd. ; De belangrijkste grondstoffen die worden gebruikt in keramische gereedschapsmaterialen zijn de meest voorkomende elementen in de aardkorst. Daarom zijn de promotie en toepassing van keramische gereedschappen van groot belang voor het verbeteren van de productiviteit, het verlagen van de verwerkingskosten en het besparen van strategische edele metalen. Het zal ook de ontwikkeling van de snijtechnologie enorm bevorderen. voortgang.
⑴ Soorten keramische gereedschapsmaterialen
Typen keramische gereedschapsmaterialen kunnen over het algemeen in drie categorieën worden verdeeld: op aluminiumoxide gebaseerd keramiek, op siliciumnitride gebaseerd keramiek en composiet op siliciumnitride-aluminiumoxide gebaseerd keramiek. Hiervan worden op aluminiumoxide en siliciumnitride gebaseerde keramische gereedschapsmaterialen het meest gebruikt. De prestaties van keramiek op basis van siliciumnitride zijn superieur aan die van keramiek op basis van aluminiumoxide.
⑵ Prestaties en kenmerken van keramische snijgereedschappen
① Hoge hardheid en goede slijtvastheid: hoewel de hardheid van keramische snijgereedschappen niet zo hoog is als die van PCD en PCBN, is deze veel hoger dan die van snijgereedschappen van hardmetaal en snelstaal, en bereikt 93-95HRA. Keramische snijgereedschappen kunnen zeer harde materialen verwerken die moeilijk te bewerken zijn met traditionele snijgereedschappen en zijn geschikt voor snijden op hoge snelheid en hard snijden.
② Hoge temperatuurbestendigheid en goede hittebestendigheid: keramische snijgereedschappen kunnen nog steeds snijden bij hoge temperaturen boven 1200°C. Keramische snijgereedschappen hebben goede mechanische eigenschappen bij hoge temperaturen. A12O3 keramische snijgereedschappen hebben een bijzonder goede oxidatieweerstand. Zelfs als de snijkant gloeiend heet is, kan deze continu worden gebruikt. Daarom kunnen keramische gereedschappen droog snijden bereiken, waardoor de noodzaak voor snijvloeistof wordt geëlimineerd.
③ Goede chemische stabiliteit: keramische snijgereedschappen zijn niet gemakkelijk te verbinden met metaal, zijn corrosiebestendig en hebben een goede chemische stabiliteit, wat de hechtingsslijtage van snijgereedschappen kan verminderen.
④ Lage wrijvingscoëfficiënt: de affiniteit tussen keramische gereedschappen en metaal is klein en de wrijvingscoëfficiënt is laag, wat de snijkracht en snijtemperatuur kan verminderen.
⑶ Keramische messen hebben toepassingen
Keramiek is een van de gereedschapsmaterialen die voornamelijk worden gebruikt voor snelle afwerking en semi-nabewerking. Keramische snijgereedschappen zijn geschikt voor het snijden van verschillende gietijzeren materialen (grijs gietijzer, nodulair gietijzer, smeedbaar gietijzer, gekoeld gietijzer, hooggelegeerd slijtvast gietijzer) en staalmaterialen (koolstofconstructiestaal, gelegeerd constructiestaal, hoogwaardig staal, hoog mangaanstaal, gehard staal enz.), kan ook worden gebruikt voor het snijden van koperlegeringen, grafiet, technische kunststoffen en composietmaterialen.
De materiaaleigenschappen van keramische snijgereedschappen hebben de problemen van een lage buigsterkte en een slechte slagvastheid, waardoor ze ongeschikt zijn voor snijden bij lage snelheden en onder schokbelastingen.
4. Gecoate gereedschapsmaterialen
Het coaten van snijgereedschappen is een van de belangrijke manieren om de gereedschapsprestaties te verbeteren. De opkomst van gecoate gereedschappen heeft voor een grote doorbraak gezorgd in de snijprestaties van snijgereedschappen. Gecoate gereedschappen zijn gecoat met een of meer lagen vuurvaste verbindingen met een goede slijtvastheid op het gereedschapslichaam met een goede taaiheid. Het combineert de gereedschapsmatrix met de harde coating, waardoor de gereedschapsprestaties aanzienlijk worden verbeterd. Gecoate gereedschappen kunnen de verwerkingsefficiëntie verbeteren, de verwerkingsnauwkeurigheid verbeteren, de levensduur van het gereedschap verlengen en de verwerkingskosten verlagen.
Ongeveer 80% van de snijgereedschappen die in nieuwe CNC-bewerkingsmachines worden gebruikt, maken gebruik van gecoate gereedschappen. Gecoate gereedschappen zullen in de toekomst de belangrijkste gereedschapsvariant op het gebied van CNC-bewerking zijn.
⑴ Soorten gecoate gereedschappen
Volgens verschillende coatingmethoden kunnen gecoate gereedschappen worden onderverdeeld in met chemische dampafzetting (CVD) gecoate gereedschappen en met fysische dampdepositie (PVD) gecoate gereedschappen. Gecoate hardmetalen snijgereedschappen maken over het algemeen gebruik van een chemische dampafzettingsmethode en de afzettingstemperatuur ligt rond de 1000 ° C. Gecoate snijgereedschappen voor snel staal maken over het algemeen gebruik van de fysieke dampafzettingsmethode en de afzettingstemperatuur bedraagt ongeveer 500 ° C;
Afhankelijk van de verschillende substraatmaterialen van gecoat gereedschap, kunnen gecoate gereedschappen worden onderverdeeld in met carbide gecoate gereedschappen, met snelstaal gecoate gereedschappen en gecoate gereedschappen op keramiek en superharde materialen (diamant en kubisch boornitride).
Afhankelijk van de eigenschappen van het coatingmateriaal kunnen gecoate gereedschappen worden onderverdeeld in twee categorieën, namelijk “hard” gecoate gereedschappen en “zacht” gecoate gereedschappen. De belangrijkste doelen die worden nagestreefd door “harde” gecoate gereedschappen zijn hoge hardheid en slijtvastheid. De belangrijkste voordelen zijn hoge hardheid en goede slijtvastheid, meestal TiC- en TiN-coatings. Het doel van “zachte” coatinggereedschappen is een lage wrijvingscoëfficiënt, ook wel zelfsmerende gereedschappen genoemd, die wrijving met het werkstukmateriaal veroorzaakt. De coëfficiënt is zeer laag, slechts ongeveer 0,1, wat de hechting kan verminderen, wrijving kan verminderen en snijden kan verminderen kracht en snijtemperatuur.
Nanocoating (Nanoeoating) snijgereedschappen zijn onlangs ontwikkeld. Dergelijke gecoate gereedschappen kunnen verschillende combinaties van coatingmaterialen gebruiken (zoals metaal/metaal, metaal/keramiek, keramiek/keramiek, enz.) om aan verschillende functionele en prestatie-eisen te voldoen. Goed ontworpen nanocoatings kunnen ervoor zorgen dat gereedschapsmaterialen uitstekende wrijvingsverminderende en anti-slijtage functies en zelfsmerende eigenschappen hebben, waardoor ze geschikt zijn voor droog zagen op hoge snelheid.
⑵ Kenmerken van gecoate snijgereedschappen
① Goede mechanische en snijprestaties: gecoate gereedschappen combineren de uitstekende eigenschappen van het basismateriaal en het coatingmateriaal. Ze behouden niet alleen de goede taaiheid en hoge sterkte van het basismateriaal, maar hebben ook de hoge hardheid, hoge slijtvastheid en lage wrijvingscoëfficiënt. Daarom kan de snijsnelheid van gecoate gereedschappen ruim tweemaal zo hoog zijn als die van ongecoate gereedschappen, en zijn hogere voedingen toegestaan. Ook de levensduur van gecoate gereedschappen wordt verbeterd.
② Sterke veelzijdigheid: gecoate gereedschappen hebben een grote veelzijdigheid en breiden het verwerkingsbereik aanzienlijk uit. Eén gecoat gereedschap kan meerdere niet-gecoate gereedschappen vervangen.
③ Coatingdikte: Naarmate de coatingdikte toeneemt, zal de standtijd ook toenemen, maar wanneer de coatingdikte verzadiging bereikt, zal de standtijd niet langer significant toenemen. Als de coating te dik is, zal deze gemakkelijk loslaten; wanneer de coating te dun is, zal de slijtvastheid slecht zijn.
④ Herslijpbaarheid: Gecoate messen zijn slecht herslijpbaar, complexe coatingapparatuur, hoge procesvereisten en een lange coatingtijd.
⑤ Coatingmateriaal: Gereedschappen met verschillende coatingmaterialen hebben verschillende snijprestaties. Bijvoorbeeld: bij het snijden op lage snelheid heeft TiC-coating voordelen; bij het snijden op hoge snelheid is TiN geschikter.
⑶Toepassing van gecoate snijgereedschappen
Gecoate gereedschappen hebben een groot potentieel op het gebied van CNC-bewerking en zullen in de toekomst de belangrijkste gereedschapsvariant op het gebied van CNC-bewerking zijn. Coatingtechnologie is toegepast op vingerfrezen, ruimers, boren, gereedschap voor het bewerken van composietgaten, tandwielkookplaten, tandwielvormers, tandwielscheerfrezen, vormbroches en verschillende machinaal geklemde wisselplaten om te voldoen aan verschillende eisen van hogesnelheidssnijbewerkingen. De behoeften van materialen als staal en gietijzer, hittebestendige legeringen en non-ferrometalen.
5. Gereedschapsmaterialen van hardmetaal
Hardmetalen snijgereedschappen, vooral indexeerbare hardmetalen snijgereedschappen, zijn de toonaangevende producten van CNC-bewerkingsgereedschappen. Sinds de jaren tachtig zijn de varianten van verschillende integrale en wisselplaatbare hardmetalen snijgereedschappen of wisselplaten uitgebreid naar verschillende typen. Een verscheidenheid aan snijgereedschapsvelden, waarin wisselplaatbare hardmetalen gereedschappen zich hebben uitgebreid van eenvoudige draaigereedschappen en vlakfrezen tot verschillende precisie-, complexe en vormgereedschapsvelden.
⑴ Soorten hardmetalen snijgereedschappen
Volgens de belangrijkste chemische samenstelling kan gecementeerd carbide worden onderverdeeld in op wolfraamcarbide gebaseerd gecementeerd carbide en op titaniumkoolstof (nitride) (TiC(N)) gebaseerd gecementeerd carbide.
Gecementeerd carbide op basis van wolfraamcarbide omvat drie typen: wolfraamkobalt (YG), wolfraamkobalt-titanium (YT) en toegevoegd zeldzaam carbide (YW). Elk heeft zijn eigen voor- en nadelen. De belangrijkste componenten zijn wolfraamcarbide (WC) en titaniumcarbide. (TiC), tantaalcarbide (TaC), niobiumcarbide (NbC), enz. De meest gebruikte metaalbindingsfase is Co.
Gecementeerd carbide op basis van titaniumkoolstof (nitride) is een gecementeerd carbide met TiC als hoofdbestanddeel (sommige voegen andere carbiden of nitriden toe). De meest gebruikte metaalbindingsfasen zijn Mo en Ni.
ISO (International Organization for Standardization) verdeelt snijcarbide in drie categorieën:
Klasse K, inclusief Kl0 ~ K40, is gelijk aan de YG-klasse van mijn land (het hoofdbestanddeel is WC.Co).
De P-categorie, inclusief P01 ~ P50, is gelijk aan de YT-categorie van mijn land (het hoofdbestanddeel is WC.TiC.Co).
Klasse M, inclusief M10~M40, is gelijk aan de YW-klasse van mijn land (hoofdbestanddeel is WC-TiC-TaC(NbC)-Co).
Elke kwaliteit vertegenwoordigt een reeks legeringen, variërend van hoge hardheid tot maximale taaiheid met een getal tussen 01 en 50.
⑵ Prestatiekenmerken van hardmetalen snijgereedschappen
① Hoge hardheid: hardmetalen snijgereedschappen zijn gemaakt van carbiden met een hoge hardheid en smeltpunt (harde fase genoemd) en metalen bindmiddelen (bindingsfase genoemd) door middel van poedermetallurgie, met een hardheid van 89 tot 93HRA. , veel hoger dan snelstaal. Bij 5400C kan de hardheid nog steeds 82~87HRA bereiken, wat hetzelfde is als de hardheid van snelstaal bij kamertemperatuur (83~86HRA). De hardheidswaarde van gecementeerd carbide verandert met de aard, hoeveelheid, deeltjesgrootte van carbiden en het gehalte van de metaalbindende fase, en neemt in het algemeen af met de toename van het gehalte aan de bindende metaalfase. Wanneer het gehalte aan bindmiddelfase hetzelfde is, is de hardheid van YT-legeringen hoger dan die van YG-legeringen, en hebben legeringen waaraan TaC (NbC) is toegevoegd een hogere hardheid bij hoge temperaturen.
② Buigsterkte en taaiheid: de buigsterkte van veelgebruikt hardmetaal ligt in het bereik van 900 tot 1500 MPa. Hoe hoger het gehalte aan metaalbindmiddelfase, hoe hoger de buigsterkte. Wanneer het bindmiddelgehalte hetzelfde is, is de sterkte van de YG-type (WC-Co) legering hoger dan die van het YT-type (WC-TiC-Co) legering, en naarmate het TiC-gehalte toeneemt, neemt de sterkte af. Gecementeerd carbide is een bros materiaal en de slagvastheid bij kamertemperatuur is slechts 1/30 tot 1/8 van die van snelstaal.
⑶ Toepassing van veelgebruikte hardmetalen snijgereedschappen
YG-legeringen worden voornamelijk gebruikt voor de verwerking van gietijzer, non-ferrometalen en niet-metalen materialen. Fijnkorrelig hardmetaal (zoals YG3X, YG6X) heeft een hogere hardheid en slijtvastheid dan middelkorrelig hardmetaal met hetzelfde kobaltgehalte. Het is geschikt voor de verwerking van speciaal hard gietijzer, austenitisch roestvrij staal, hittebestendige legering, titaniumlegering, hard brons en slijtvaste isolatiematerialen, enz.
De opmerkelijke voordelen van gecementeerd carbide van het YT-type zijn hoge hardheid, goede hittebestendigheid, hogere hardheid en druksterkte bij hoge temperaturen dan het YG-type, en goede oxidatieweerstand. Wanneer het mes een hogere hittebestendigheid en slijtvastheid moet hebben, moet daarom een kwaliteit met een hoger TiC-gehalte worden gekozen. YT-legeringen zijn geschikt voor de verwerking van kunststoffen zoals staal, maar niet voor de verwerking van titaniumlegeringen en silicium-aluminiumlegeringen.
YW-legering heeft de eigenschappen van YG- en YT-legeringen en heeft goede uitgebreide eigenschappen. Het kan worden gebruikt voor de verwerking van staal, gietijzer en non-ferrometalen. Als het kobaltgehalte van dit type legering op passende wijze wordt verhoogd, kan de sterkte zeer hoog zijn en kan deze worden gebruikt voor het ruw bewerken en onderbroken snijden van verschillende moeilijk te bewerken materialen.
6. Snijgereedschappen voor hogesnelheidsstaal
High Speed Steel (HSS) is een hooggelegeerd gereedschapsstaal dat meer legeringselementen toevoegt, zoals W, Mo, Cr en V. Snijgereedschappen voor snelstaal hebben uitstekende uitgebreide prestaties op het gebied van sterkte, taaiheid en verwerkbaarheid. In complexe snijgereedschappen, vooral die met complexe bladvormen zoals gereedschap voor het bewerken van gaten, frezen, draadsnijgereedschappen, brootsgereedschappen, tandwielsnijgereedschappen, enz., wordt nog steeds snelstaal gebruikt. een dominante positie innemen. Hogesnelheidsstalen messen zijn gemakkelijk te slijpen en produceren scherpe snijkanten.
Volgens verschillende toepassingen kan hogesnelheidsstaal worden onderverdeeld in hogesnelheidsstaal voor algemeen gebruik en hogesnelheidsstaal.
⑴ Snijgereedschappen voor hogesnelheidsstaal voor algemeen gebruik
Snelstaal voor algemeen gebruik. Over het algemeen kan het in twee categorieën worden verdeeld: wolfraamstaal en wolfraam-molybdeenstaal. Dit type snelstaal bevat 0,7% tot 0,9% (C). Afhankelijk van het verschillende wolfraamgehalte in het staal, kan het worden onderverdeeld in wolfraamstaal met een W-gehalte van 12% of 18%, wolfraam-molybdeenstaal met een W-gehalte van 6% of 8%, en molybdeenstaal met een W-gehalte van 2% of geen W. . Snelstaal voor algemeen gebruik heeft een bepaalde hardheid (63-66HRC) en slijtvastheid, hoge sterkte en taaiheid, goede plasticiteit en verwerkingstechnologie, dus het wordt veel gebruikt bij de productie van verschillende complexe gereedschappen.
① Wolfraamstaal: De typische kwaliteit van wolfraamstaal met hoge snelheid voor algemeen gebruik is W18Cr4V (ook wel W18 genoemd). Het heeft goede algemene prestaties. De hardheid bij hoge temperaturen bij 6000C bedraagt 48,5 HRC en kan worden gebruikt voor de vervaardiging van verschillende complexe gereedschappen. Het heeft de voordelen van een goede slijpbaarheid en een lage ontkolingsgevoeligheid, maar vanwege het hoge carbidegehalte, de ongelijkmatige verdeling, de grote deeltjes en de lage sterkte en taaiheid.
② Wolfraam-molybdeenstaal: verwijst naar een hogesnelheidsstaal dat wordt verkregen door een deel van het wolfraam in wolfraamstaal te vervangen door molybdeen. De typische kwaliteit wolfraam-molybdeenstaal is W6Mo5Cr4V2 (ook wel M2 genoemd). De carbidedeeltjes van M2 zijn fijn en uniform, en de sterkte, taaiheid en plasticiteit bij hoge temperaturen zijn beter dan die van W18Cr4V. Een ander type wolfraam-molybdeenstaal is W9Mo3Cr4V (kortweg W9). De thermische stabiliteit is iets hoger dan die van M2-staal, de buigsterkte en taaiheid zijn beter dan die van W6M05Cr4V2 en het heeft een goede verwerkbaarheid.
⑵ Hoogwaardige snijgereedschappen voor hogesnelheidsstaal
Hoogwaardig snelstaal verwijst naar een nieuw staaltype dat een bepaald koolstofgehalte, vanadiumgehalte en legeringselementen zoals Co en Al toevoegt aan de samenstelling van snelstaal voor algemeen gebruik, waardoor de hittebestendigheid en slijtvastheid worden verbeterd. . Er zijn voornamelijk de volgende categorieën:
① Snelstaal met hoog koolstofgehalte. Koolstofstaal met hoog koolstofgehalte (zoals 95W18Cr4V) heeft een hoge hardheid bij kamertemperatuur en hoge temperaturen. Het is geschikt voor de productie en verwerking van gewoon staal en gietijzer, boren, ruimers, tappen en frezen met hoge slijtvastheidseisen, of gereedschappen voor het bewerken van hardere materialen. Het is niet geschikt om grote schokken te weerstaan.
② Hoog-vanadium-snelstaal. Typische soorten, zoals W12Cr4V4Mo (ook wel EV4 genoemd), hebben een V-gehalte verhoogd tot 3% tot 5%, hebben een goede slijtvastheid en zijn geschikt voor het snijden van materialen die grote gereedschapsslijtage veroorzaken, zoals vezels, hard rubber en kunststoffen , enz., en kan ook worden gebruikt voor de verwerking van materialen zoals roestvrij staal, hoogwaardig staal en legeringen voor hoge temperaturen.
③ Kobaltsnelstaal. Het is een kobalthoudend superhard hogesnelheidsstaal. Typische kwaliteiten, zoals W2Mo9Cr4VCo8 (ook wel M42 genoemd), hebben een zeer hoge hardheid. De hardheid kan 69-70HRC bereiken. Het is geschikt voor het verwerken van moeilijk te gebruiken hittebestendig staal met hoge sterkte, hoge temperatuurlegeringen, titaniumlegeringen, enz. Verwerkingsmaterialen: M42 heeft een goede slijpbaarheid en is geschikt voor het maken van precisie- en complexe gereedschappen, maar is niet geschikt voor het werken onder impact-snijomstandigheden.
④ Aluminium snelstaal. Het is een aluminiumhoudend superhard snelstaal. Typische kwaliteiten zijn bijvoorbeeld W6Mo5Cr4V2Al (ook wel 501 genoemd). De hardheid bij hoge temperaturen bij 6000C bereikt ook 54HRC. De snijprestaties zijn gelijk aan M42. Het is geschikt voor de productie van frezen, boren, ruimers, tandwielfrezen en broches. enz., gebruikt voor het verwerken van materialen zoals gelegeerd staal, roestvrij staal, hoogwaardig staal en legeringen voor hoge temperaturen.
⑤ Stikstof superhard snelstaal. Typische soorten, zoals W12M03Cr4V3N, ook wel (V3N) genoemd, zijn stikstofhoudende superharde hogesnelheidsstaalsoorten. De hardheid, sterkte en taaiheid zijn gelijk aan M42. Ze kunnen worden gebruikt als vervanging voor kobalthoudende hogesnelheidsstaalsoorten en worden gebruikt voor het op lage snelheid snijden van moeilijk te bewerken materialen en voor lage snelheids- en hoge-precisiestaalsoorten. verwerking.
⑶ Smelten van snelstaal en poedermetallurgisch snelstaal
Volgens verschillende productieprocessen kan snelstaal worden onderverdeeld in het smelten van snelstaal en snelstaal in de poedermetallurgie.
① Smelten van snelstaal: Zowel gewoon snelstaal als hoogwaardig snelstaal worden gemaakt door middel van smeltmethoden. Er worden messen van gemaakt door middel van processen zoals smelten, gieten van blokken, plateren en walsen. Een ernstig probleem dat gemakkelijk optreedt bij het smelten van snelstaal is de segregatie van carbiden. Harde en brosse carbiden zijn ongelijk verdeeld in snelstaal en de korrels zijn grof (tot tientallen microns), wat de slijtvastheid en taaiheid van snelstaalgereedschappen beïnvloedt. en een negatieve invloed hebben op de snijprestaties.
② Poedermetallurgie-snelstaal (PM HSS): Poedermetallurgie-snelstaal (PM HSS) is een vloeibaar staal dat wordt gesmolten in een hoogfrequente inductieoven, wordt verstoven met hogedrukargon of zuivere stikstof en vervolgens wordt afgeschrikt om fijne en uniforme kristallen. Structuur (snelstaalpoeder) en druk vervolgens het resulterende poeder in een blanco mes onder hoge temperatuur en hoge druk, of maak eerst een stalen knuppel en smeed en rol deze vervolgens in een mesvorm. Vergeleken met snelstaal vervaardigd volgens de smeltmethode, heeft PM HSS de voordelen dat de carbidekorrels fijn en uniform zijn, en dat de sterkte, taaiheid en slijtvastheid veel verbeterd zijn in vergelijking met het gesmolten hogesnelheidsstaal. Op het gebied van complexe CNC-gereedschappen zullen PM HSS-gereedschappen zich verder ontwikkelen en een belangrijke positie innemen. Typische kwaliteiten, zoals F15, FR71, GFl, GF2, GF3, PT1, PVN, enz., kunnen worden gebruikt voor de vervaardiging van grote, zwaarbelaste snijgereedschappen met hoge impact, evenals precisiesnijgereedschappen.
Principes voor de selectie van CNC-gereedschapsmaterialen
Momenteel omvatten de veelgebruikte CNC-gereedschapsmaterialen voornamelijk diamantgereedschappen, kubisch boornitridegereedschap, keramisch gereedschap, gecoat gereedschap, hardmetalen gereedschappen, snelstaalgereedschappen, enz. Er zijn veel soorten gereedschapsmaterialen en hun eigenschappen variëren sterk. De volgende tabel toont de belangrijkste prestatie-indicatoren van verschillende gereedschapsmaterialen.
Gereedschapsmaterialen voor CNC-bewerking moeten worden geselecteerd op basis van het te bewerken werkstuk en de aard van de bewerking. De keuze van gereedschapsmaterialen moet redelijkerwijs op het bewerkingsobject zijn afgestemd. Het matchen van snijgereedschapsmaterialen en bewerkingsobjecten heeft voornamelijk betrekking op het matchen van de mechanische eigenschappen, fysische eigenschappen en chemische eigenschappen van de twee om de langste standtijd en maximale snijproductiviteit te verkrijgen.
1. Afstemming van de mechanische eigenschappen van snijgereedschapsmaterialen en bewerkingsobjecten
Het probleem van het matchen van de mechanische eigenschappen van het snijgereedschap en het bewerkingsobject heeft voornamelijk betrekking op het matchen van mechanische eigenschapsparameters zoals sterkte, taaiheid en hardheid van het gereedschap en het werkstukmateriaal. Gereedschapsmaterialen met verschillende mechanische eigenschappen zijn geschikt voor de bewerking van verschillende werkstukmaterialen.
① De volgorde van de hardheid van het gereedschapsmateriaal is: diamantgereedschap>kubisch boornitridegereedschap>keramisch gereedschap>wolfraamcarbide>snelstaal.
② De volgorde van de buigsterkte van gereedschapsmaterialen is: snelstaal > gecementeerd hardmetaal > keramisch gereedschap > diamant- en kubisch boornitridegereedschap.
③ De volgorde van de taaiheid van gereedschapsmaterialen is: snelstaal> wolfraamcarbide> kubisch boornitride, diamant en keramisch gereedschap.
Werkstukmaterialen met een hoge hardheid moeten worden bewerkt met gereedschappen met een hogere hardheid. De hardheid van het gereedschapsmateriaal moet hoger zijn dan de hardheid van het werkstukmateriaal, die doorgaans boven de 60 HRC moet liggen. Hoe hoger de hardheid van het gereedschapsmateriaal, hoe beter de slijtvastheid. Wanneer bijvoorbeeld het kobaltgehalte in gecementeerd carbide toeneemt, nemen de sterkte en taaiheid ervan toe en neemt de hardheid af, waardoor het geschikt wordt voor ruwe bewerking; wanneer het kobaltgehalte afneemt, nemen de hardheid en slijtvastheid toe, waardoor het geschikt is voor afwerking.
Gereedschappen met uitstekende mechanische eigenschappen bij hoge temperaturen zijn vooral geschikt voor snijden op hoge snelheid. Dankzij de uitstekende prestaties bij hoge temperaturen van keramische snijgereedschappen kunnen ze met hoge snelheden snijden, en de toegestane snijsnelheid kan 2 tot 10 keer hoger zijn dan die van gecementeerd carbide.
2. Het afstemmen van de fysieke eigenschappen van het snijgereedschapsmateriaal op het bewerkte object
Gereedschappen met verschillende fysieke eigenschappen, zoals snelstaalgereedschappen met hoge thermische geleidbaarheid en laag smeltpunt, keramische gereedschappen met hoog smeltpunt en lage thermische uitzetting, diamantgereedschappen met hoge thermische geleidbaarheid en lage thermische uitzetting, enz., zijn geschikt voor verwerking van verschillende werkstukmaterialen. Bij de bewerking van werkstukken met een slechte thermische geleidbaarheid moeten gereedschapsmaterialen met een betere thermische geleidbaarheid worden gebruikt, zodat de snijwarmte snel kan worden afgevoerd en de snijtemperatuur kan worden verlaagd. Vanwege de hoge thermische geleidbaarheid en thermische diffusie kan diamant de snijwarmte gemakkelijk afvoeren zonder grote thermische vervorming te veroorzaken, wat vooral belangrijk is voor precisiebewerkingsgereedschappen die een hoge maatnauwkeurigheid vereisen.
① De hittebestendigheidstemperatuur van verschillende gereedschapsmaterialen: diamantgereedschappen zijn 700 ~ 8000 ° C, PCBN-gereedschappen zijn 13000 ~ 15000 ° C, keramische gereedschappen zijn 1100 ~ 12000 ° C, op TiC (N) gebaseerd hardmetaal is 900 ~ 11000 ° C, op WC gebaseerd ultrafijn korrels Carbide is 800 ~ 9000C, HSS is 600 ~ 7000C.
② De volgorde van de thermische geleidbaarheid van verschillende gereedschapsmaterialen: PCD>PCBN>WC-gebaseerd gecementeerd carbide>TiC(N)-gebaseerd gecementeerd carbide>HSS>Si3N4-gebaseerd keramiek>A1203-gebaseerd keramiek.
③ De volgorde van de thermische uitzettingscoëfficiënten van verschillende gereedschapsmaterialen is: HSS>WC-gebaseerd gecementeerd carbide>TiC(N)>A1203-gebaseerd keramiek>PCBN>Si3N4-gebaseerd keramiek>PCD.
④ De volgorde van thermische schokbestendigheid van verschillende gereedschapsmaterialen is: HSS>WC-gebaseerd gecementeerd carbide>Si3N4-gebaseerd keramiek>PCBN>PCD>TiC(N)-gebaseerd gecementeerd carbide>A1203-gebaseerd keramiek.
3. Het afstemmen van de chemische eigenschappen van het snijgereedschap op het bewerkte object
Het probleem van het matchen van de chemische eigenschappen van snijgereedschapsmaterialen en bewerkingsobjecten heeft voornamelijk betrekking op het matchen van chemische prestatieparameters zoals chemische affiniteit, chemische reactie, diffusie en oplossing van gereedschapsmaterialen en werkstukmaterialen. Gereedschappen met verschillende materialen zijn geschikt voor de bewerking van verschillende werkstukmaterialen.
① De temperatuurbestendigheid van verschillende gereedschapsmaterialen (met staal) is: PCBN>keramiek>wolfraamcarbide>HSS.
② De oxidatieweerstandstemperatuur van verschillende gereedschapsmaterialen is: keramiek>PCBN>wolfraamcarbide>diamant>HSS.
③ De diffusiesterkte van de gereedschapsmaterialen (voor staal) is: diamant>keramiek op Si3N4-basis>PCBN>keramiek op basis van A1203. De diffusie-intensiteit (voor titanium) is: A1203-gebaseerd keramiek>PCBN>SiC>Si3N4>diamant.
4. Redelijke selectie van CNC-gereedschapsmaterialen
Over het algemeen zijn PCBN, keramische gereedschappen, gecoat hardmetaal en op TiCN gebaseerde hardmetalen gereedschappen geschikt voor de CNC-bewerking van ferrometalen zoals staal; terwijl PCD-gereedschappen geschikt zijn voor non-ferrometalen zoals Al, Mg, Cu en hun legeringen en verwerking van niet-metalen materialen. In de onderstaande tabel staan enkele werkstukmaterialen vermeld waarvoor de bovenstaande gereedschapsmaterialen geschikt zijn om te bewerken.
Xinfa CNC-gereedschappen hebben de kenmerken van goede kwaliteit en lage prijs. Ga voor meer informatie naar:
Fabrikanten van CNC-gereedschappen - China CNC-gereedschapsfabriek en leveranciers (xinfatools.com)
Posttijd: 01-nov-2023
