Gabungan peralatan pemprosesan termaju dan alat pemotong CNC berprestasi tinggi boleh memberikan permainan penuh kepada prestasi yang sepatutnya dan mencapai faedah ekonomi yang baik. Dengan perkembangan pesat bahan alat pemotong, pelbagai bahan alat pemotong baru telah banyak meningkatkan sifat fizikal, mekanikal dan prestasi pemotongan, dan julat aplikasinya juga terus berkembang.
1. Bahan alatan hendaklah mempunyai sifat asas
Pilihan bahan alat mempunyai pengaruh yang besar terhadap hayat alat, kecekapan pemprosesan, kualiti pemprosesan dan kos pemprosesan. Apabila alat sedang memotong, ia mesti menanggung kesan tekanan tinggi, suhu tinggi, geseran, kejutan dan getaran. Oleh itu, bahan alat harus mempunyai sifat asas berikut:
(1) Kekerasan dan rintangan haus. Kekerasan bahan alat mestilah lebih tinggi daripada bahan bahan kerja, secara amnya melebihi 60HRC. Lebih keras bahan alat, lebih baik rintangan haus.
(2) Kekuatan dan ketangguhan. Bahan alat harus mempunyai kekuatan dan keliatan yang tinggi untuk menahan daya pemotongan, hentakan dan getaran, dan mengelakkan keretakan rapuh dan serpihan alatan.
(3) Rintangan haba. Rintangan haba bahan alat adalah lebih baik, ia boleh menahan suhu pemotongan yang tinggi, dan ia mempunyai rintangan pengoksidaan yang baik.
(4) Prestasi proses dan ekonomi. Bahan alat harus mempunyai prestasi penempaan yang baik, prestasi rawatan haba, prestasi kimpalan, prestasi pengisaran, dll., dan harus mengejar nisbah harga prestasi tinggi.
2. Jenis, sifat, ciri dan aplikasi bahan alatan
1. Jenis, sifat dan ciri bahan alat berlian dan aplikasi alat
Berlian ialah alotrop karbon, dan ia adalah bahan paling sukar ditemui di alam semula jadi. Alat berlian mempunyai kekerasan yang tinggi, rintangan haus yang tinggi dan kekonduksian haba yang tinggi, dan digunakan secara meluas dalam pemprosesan logam bukan ferus dan bahan bukan logam. Terutamanya dalam pemotongan berkelajuan tinggi aluminium dan aloi silikon-aluminium, alat berlian adalah jenis utama alat pemotong yang sukar diganti. Alat berlian yang boleh mencapai kecekapan tinggi, kestabilan tinggi, dan pemesinan jangka hayat adalah alat yang amat diperlukan dan penting dalam pemesinan CNC moden.
⑴ Jenis alatan berlian
① Alat berlian asli: Berlian asli telah digunakan sebagai alat pemotong selama beratus-ratus tahun. Alat berlian kristal tunggal semula jadi telah dikisar halus, dan bahagian canggih boleh dikisar dengan sangat tajam. Jejari canggih boleh mencapai 0.002μm, yang boleh merealisasikan pemotongan ultra nipis dan boleh Ia adalah alat pemesinan ultra ketepatan yang diiktiraf, ideal dan tidak boleh diganti untuk memproses ketepatan bahan kerja yang sangat tinggi dan kekasaran permukaan yang sangat rendah.
② Alat berlian PCD: Berlian asli mahal, dan berlian polihabluran (PCD) digunakan secara meluas dalam pemotongan. Sejak awal 1970-an, berlian polihabluran (Polycrystauine diamond, singkatannya PCD) telah dibangunkan Selepas kejayaan, alat berlian asli telah digantikan dengan berlian polihabluran tiruan dalam banyak kesempatan. Bahan mentah PCD kaya dengan sumber, dan harganya hanya beberapa persepuluh hingga satu persepuluh berlian asli.
Alat PCD tidak boleh mengisar tepi yang sangat tajam, dan kualiti permukaan bahan kerja yang diproses tidak sebaik berlian asli. Ia tidak mudah untuk mengeluarkan sisipan PCD dengan pemecah cip dalam industri. Oleh itu, PCD hanya boleh digunakan untuk pemotongan halus logam bukan ferus dan bukan logam, dan sukar untuk mencapai pemotongan cermin ketepatan ultra.
③ Alat berlian CVD: Dari akhir 1970-an hingga awal 1980-an, teknologi berlian CVD muncul di Jepun. Berlian CVD merujuk kepada sintesis filem berlian pada substrat heterogen (seperti karbida bersimen, seramik, dll.) melalui pemendapan wap kimia (CVD). Berlian CVD mempunyai struktur dan ciri yang sama seperti berlian asli.
Prestasi berlian CVD sangat hampir dengan berlian asli, dan ia mempunyai kelebihan berlian kristal tunggal semula jadi dan berlian polihabluran (PCD), dan mengatasi kekurangan mereka pada tahap tertentu.
⑵ Ciri prestasi alat berlian
① Kekerasan dan rintangan haus yang sangat tinggi: Berlian asli ialah bahan paling sukar ditemui di alam semula jadi. Berlian mempunyai rintangan haus yang sangat tinggi. Apabila memproses bahan kekerasan tinggi, hayat alat berlian adalah 10 hingga 100 kali ganda daripada alat karbida bersimen, atau bahkan ratusan kali.
② Ia mempunyai pekali geseran yang sangat rendah: pekali geseran antara berlian dan beberapa logam bukan ferus adalah lebih rendah daripada alat pemotong lain, pekali geseran adalah rendah, ubah bentuk semasa pemprosesan adalah kecil, dan daya pemotongan boleh dikurangkan.
③ Pinggir pemotong sangat tajam: tepi pemotong alat berlian boleh diasah, dan alat berlian kristal tunggal semula jadi boleh setinggi 0.002-0.008μm, yang boleh digunakan untuk ultra -pemotongan nipis dan pemesinan ultra ketepatan.
④ Mempunyai kekonduksian terma yang tinggi: berlian mempunyai kekonduksian terma yang tinggi dan keresapan terma, haba pemotongan mudah hilang, dan suhu bahagian pemotongan alat adalah rendah.
⑤ Pekali pengembangan terma rendah: Pekali pengembangan terma berlian adalah beberapa kali lebih kecil daripada karbida bersimen, dan perubahan dalam saiz alat yang disebabkan oleh haba pemotongan adalah sangat kecil, yang penting terutamanya untuk pemesinan ketepatan dan ultra ketepatan yang memerlukan tinggi. ketepatan dimensi.
⑶ Penggunaan alatan berlian
Alat berlian kebanyakannya digunakan untuk memotong halus dan membosankan logam bukan ferus dan bahan bukan logam pada kelajuan tinggi. Ia sesuai untuk memproses pelbagai bukan logam tahan haus, seperti kosong metalurgi serbuk FRP, bahan seramik, dll.; pelbagai logam bukan ferus yang tahan haus, seperti pelbagai aloi silikon-aluminium; pelbagai pemprosesan kemasan logam bukan ferus.
Kelemahan alat berlian ialah ia mempunyai kestabilan haba yang lemah. Apabila suhu pemotongan melebihi 700 darjah hingga 800 darjah, ia akan kehilangan kekerasannya sepenuhnya; di samping itu, ia tidak sesuai untuk memotong logam ferus, kerana berlian (karbon) mudah diikat dengan besi pada suhu tinggi. Tindakan atom menukarkan atom karbon menjadi struktur grafit, dan alat itu mudah rosak.
2. Jenis, sifat dan ciri bahan alat boron nitrida padu dan aplikasi alat
Cubic boron nitride (CBN), bahan superhard kedua yang disintesis dengan kaedah yang serupa dengan berlian, adalah kedua selepas berlian dari segi kekerasan dan kekonduksian terma. Ia mempunyai kestabilan terma yang sangat baik dan boleh dipanaskan hingga 10,000 darjah di atmosfera. Pengoksidaan tidak berlaku. CBN mempunyai sifat kimia yang sangat stabil untuk logam ferus dan boleh digunakan secara meluas dalam pemprosesan produk keluli.
gambar
⑴ Jenis alat pemotong boron nitrida padu
Cubic boron nitride (CBN) adalah bahan yang tidak wujud dalam alam semula jadi. Ia boleh dibahagikan kepada kristal tunggal dan polihabluran, iaitu, kristal tunggal CBN dan boron nitrida padu polihabluran (Polycrystalline cubic bornnitride, dirujuk sebagai PCBN). CBN ialah salah satu isomer boron nitrida (BN), dan strukturnya serupa dengan berlian.
PCBN (polycrystalline cubic boron nitride) ialah bahan polihabluran yang mensinter bahan CBN halus melalui fasa ikatan (TiC, TiN, Al, Ti, dll.) di bawah suhu tinggi dan tekanan tinggi. Bahan alat berlian, ia dan berlian secara kolektif dirujuk sebagai bahan alat superhard. PCBN digunakan terutamanya untuk membuat pisau atau alat lain.
Alat PCBN boleh dibahagikan kepada sisipan PCBN integral dan sisipan komposit PCBN yang disinter dengan karbida bersimen.
Sisipan komposit PCBN dibuat dengan mensinter lapisan PCBN dengan ketebalan {{0}}.5 hingga 1.0mm pada karbida bersimen dengan kekuatan dan keliatan yang baik. Prestasinya mempunyai kedua-dua keliatan yang baik dan kekerasan yang tinggi dan rintangan haus. Masalah kekuatan lentur yang rendah dan kesukaran mengimpal sisipan CBN diselesaikan.
⑵ Sifat dan ciri utama boron nitrida padu
Walaupun kekerasan boron nitrida padu sedikit lebih rendah daripada berlian, ia jauh lebih tinggi daripada bahan kekerasan tinggi yang lain. Kelebihan luar biasa CBN ialah kestabilan termanya jauh lebih tinggi daripada berlian, yang boleh mencapai melebihi 1200 darjah (700-800 darjah untuk berlian). tindak balas. Ciri prestasi utama boron nitrida padu adalah seperti berikut.
① Kekerasan tinggi dan rintangan haus: Struktur kristal CBN adalah serupa dengan berlian, dan mempunyai kekerasan dan kekuatan yang serupa dengan berlian. PCBN amat sesuai untuk memproses bahan kekerasan tinggi yang hanya boleh dikisar sebelum ini, dan boleh mendapatkan kualiti permukaan bahan kerja yang lebih baik.
② Kestabilan haba yang tinggi: Rintangan haba CBN boleh mencapai 1400-1500 darjah , iaitu hampir 1 kali lebih tinggi daripada berlian (700-800 darjah ). Alat PCBN boleh memotong aloi suhu tinggi dan keluli keras pada kelajuan 3 hingga 5 kali lebih tinggi daripada alat karbida bersimen.
③Kestabilan kimia yang sangat baik: Ia tidak mempunyai interaksi kimia dengan bahan berasaskan besi pada darjah 1200-1300 , dan ia tidak akan haus dengan mendadak seperti berlian, dan ia masih boleh mengekalkan kekerasan karbida bersimen pada masa ini; Alat PCBN sesuai untuk memotong Bahagian keluli keras dan besi tuang sejuk, boleh digunakan secara meluas dalam pemotongan besi tuang berkelajuan tinggi.
④ Kekonduksian terma yang baik: Walaupun kekonduksian terma CBN tidak sebaik berlian, kekonduksian terma PCBN adalah yang kedua selepas berlian antara pelbagai bahan alat, dan jauh lebih tinggi daripada keluli berkelajuan tinggi dan karbida bersimen.
⑤ Pekali geseran yang rendah: Pekali geseran yang rendah boleh mengurangkan daya pemotongan semasa pemotongan, mengurangkan suhu pemotongan, dan meningkatkan kualiti permukaan mesin.
⑶ Aplikasi alat boron nitrida padu
Boron nitrida padu sesuai untuk kemasan pelbagai bahan yang sukar dipotong seperti keluli dikeraskan, besi tuang keras, aloi suhu tinggi, aloi keras dan bahan penyembur permukaan. Ketepatan pemesinan boleh mencapai IT5 (lubangnya ialah IT6), dan kekasaran permukaan boleh sekecil Ra1.25-0.20μm.
Bahan alat boron nitrida padu mempunyai keliatan yang lemah dan kekuatan lenturan. Oleh itu, alat pemusing boron padu nitrida tidak sesuai untuk pemesinan kasar dengan kelajuan rendah dan beban impak tinggi; Tepi terbina yang teruk akan berlaku dalam kes logam, yang akan merosakkan permukaan mesin.
3. Jenis, sifat dan ciri bahan alat seramik dan aplikasi alat
Alat pemotong seramik mempunyai ciri kekerasan yang tinggi, rintangan haus yang baik, rintangan haba yang sangat baik dan kestabilan kimia, dan tidak mudah terikat dengan logam. Alat pemotong seramik menduduki kedudukan yang sangat penting dalam pemesinan CNC. Alat pemotong seramik telah menjadi salah satu alat pemotong utama untuk pemotongan berkelajuan tinggi dan pemprosesan bahan yang sukar untuk mesin. Alat pemotong seramik digunakan secara meluas dalam pemotongan berkelajuan tinggi, pemotongan kering, pemotongan keras dan pemotongan bahan sukar untuk mesin. Pisau seramik boleh memproses bahan keras tinggi dengan cekap yang tidak dapat diproses sama sekali oleh pisau tradisional, dan menyedari "menggantikan pengisaran dengan kereta"; kelajuan pemotongan optimum pisau seramik boleh menjadi 2 hingga 10 kali lebih tinggi daripada pisau karbida bersimen, sekali gus meningkatkan kecekapan pengeluaran pemprosesan pemotongan Bahan mentah utama yang digunakan dalam bahan alat seramik adalah unsur yang paling banyak dalam kerak bumi. Oleh itu, popularisasi dan penggunaan alat seramik adalah sangat penting untuk meningkatkan produktiviti, mengurangkan kos pemprosesan, dan menjimatkan logam berharga strategik, dan juga akan sangat menggalakkan pembangunan teknologi pemotongan. kemajuan.
⑴ Jenis bahan alat seramik
Jenis bahan alat seramik secara amnya boleh dibahagikan kepada tiga kategori: seramik berasaskan alumina, seramik berasaskan silikon nitrida, dan seramik berasaskan silikon nitrida-alumina komposit. Antaranya, bahan alat seramik berasaskan alumina dan silikon nitrida adalah yang paling banyak digunakan. Prestasi seramik berasaskan silikon nitrida adalah lebih baik daripada seramik berasaskan alumina.
⑵ Prestasi dan ciri alat pemotong seramik
Ciri-ciri prestasi alat pemotong seramik adalah seperti berikut:
① Kekerasan tinggi dan rintangan haus yang baik: Walaupun kekerasan alat seramik tidak setinggi PCD dan PCBN, ia jauh lebih tinggi daripada alat karbida bersimen dan keluli berkelajuan tinggi, mencapai 93-95HRA. Alat seramik boleh memproses bahan kekerasan tinggi yang sukar diproses dengan alat tradisional, dan sesuai untuk pemotongan berkelajuan tinggi dan pemotongan keras.
② Rintangan suhu tinggi dan rintangan haba yang baik: Alat seramik masih boleh dipotong pada suhu tinggi melebihi 1200 darjah . Pisau seramik mempunyai sifat mekanikal suhu tinggi yang baik, dan rintangan pengoksidaan pisau seramik A12O3 sangat baik. Walaupun kelebihan pemotongan berada dalam keadaan merah panas, ia boleh digunakan secara berterusan. Oleh itu, alat seramik boleh mencapai pemotongan kering, yang boleh menjimatkan cecair pemotongan.
③ Kestabilan kimia yang baik: alat pemotong seramik tidak mudah diikat dengan logam, dan tahan kakisan dan stabil secara kimia, yang boleh mengurangkan haus ikatan alat pemotong.
④ Pekali geseran rendah: Perkaitan antara alat pemotong seramik dan logam adalah kecil, dan pekali geseran adalah rendah, yang boleh mengurangkan daya pemotongan dan suhu pemotongan.
⑶ Penggunaan pisau seramik
Seramik adalah salah satu bahan alat yang digunakan terutamanya untuk kemasan berkelajuan tinggi dan separuh kemasan. Alat pemotong seramik sesuai untuk memotong semua jenis besi tuang (besi tuang kelabu, besi mulur, besi tuang boleh ditempa, besi tuang sejuk, besi tuang tahan haus aloi tinggi) dan keluli (keluli struktur karbon, keluli struktur aloi, keluli kekuatan tinggi , keluli mangan tinggi, keluli dipadamkan dsb.), juga boleh digunakan untuk memotong aloi tembaga, grafit, plastik kejuruteraan dan bahan komposit.
Terdapat masalah kekuatan lentur yang rendah dan keliatan hentaman yang lemah dalam prestasi bahan alat seramik, yang tidak sesuai untuk memotong di bawah kelajuan rendah dan beban hentaman.
4. Sifat dan Ciri Bahan Alat Pemotong Bersalut dan Aplikasi Alat Pemotong
Menyalut alat adalah salah satu cara penting untuk meningkatkan prestasi alat. Kemunculan alat pemotong bersalut telah membuat satu kejayaan besar dalam prestasi pemotongan alat pemotong. Alat bersalut disalut dengan satu atau lebih lapisan kompaun refraktori dengan rintangan haus yang baik pada badan alat yang lebih keras, yang menggabungkan substrat alat dengan salutan keras, supaya prestasi alat bertambah baik. Alat pemotong bersalut boleh meningkatkan kecekapan pemprosesan, meningkatkan ketepatan pemprosesan, memanjangkan hayat alat dan mengurangkan kos pemprosesan.
Kira-kira 80 peratus daripada alat pemotong yang digunakan dalam alat mesin CNC baharu menggunakan alat bersalut. Alat pemotong bersalut akan menjadi jenis alat yang paling penting dalam bidang pemesinan CNC pada masa hadapan.
⑴ Jenis alatan bersalut
Mengikut kaedah salutan yang berbeza, alat bersalut boleh dibahagikan kepada alat bersalut pemendapan wap kimia (CVD) dan alat bersalut pemendapan wap fizikal (PVD). Alat karbida bersalut biasanya menggunakan pemendapan wap kimia, dan suhu pemendapan adalah sekitar 1000 darjah. Alat keluli berkelajuan tinggi bersalut biasanya menggunakan pemendapan wap fizikal, dan suhu pemendapan adalah kira-kira 500 darjah;
Mengikut bahan substrat yang berbeza bagi alat bersalut, alat bersalut boleh dibahagikan kepada alat bersalut karbida, alat bersalut keluli berkelajuan tinggi, dan alat bersalut pada seramik dan bahan superhard (berlian dan boron nitrida padu).
Mengikut sifat bahan salutan, alatan bersalut boleh dibahagikan kepada dua kategori iaitu alatan bersalut "keras" dan alatan bersalut 'lembut'. Matlamat utama yang dikejar oleh alat bersalut "keras" ialah kekerasan tinggi dan rintangan haus Kelebihan utamanya ialah kekerasan tinggi dan rintangan haus yang baik, biasanya salutan TiC dan TiN. Matlamat yang dikejar oleh alat salutan "lembut" ialah pekali geseran yang rendah, juga dikenali sebagai alat pelincir sendiri, dan geserannya dengan bahan bahan kerja Pekali adalah sangat rendah, hanya kira-kira 0.1, yang boleh mengurangkan ikatan, mengurangkan geseran, mengurangkan daya pemotongan dan suhu pemotongan.
Baru-baru ini membangunkan alat salutan nano (Nanoeoating). Alat bersalut ini boleh menggunakan kombinasi berbeza pelbagai bahan salutan (seperti logam/logam, logam/seramik, seramik/seramik, dsb.) untuk memenuhi keperluan fungsi dan prestasi yang berbeza. Salutan nano yang direka dengan betul boleh menjadikan bahan alat mempunyai fungsi anti geseran dan anti haus yang sangat baik dan sifat pelincir sendiri, yang sesuai untuk pemotongan kering berkelajuan tinggi.
⑵ Ciri-ciri alatan bersalut
Ciri prestasi alat bersalut adalah seperti berikut:
① Sifat mekanikal dan pemotongan yang baik: alatan bersalut menggabungkan sifat cemerlang bahan asas dan bahan salutan
Ia bukan sahaja mengekalkan keliatan yang baik dan kekuatan tinggi matriks, tetapi juga mempunyai kekerasan yang tinggi, rintangan haus yang tinggi dan pekali geseran rendah salutan. Oleh itu, kelajuan pemotongan alat bersalut boleh ditingkatkan lebih daripada 2 kali ganda daripada alat tidak bersalut, dan kadar suapan yang lebih tinggi dibenarkan. Hayat alat bersalut juga meningkat.
② Fleksibiliti yang kuat: Alat bersalut mempunyai fleksibiliti yang luas, dan julat pemprosesan telah diperluaskan dengan ketara. Satu alat bersalut boleh menggantikan beberapa alat tidak bersalut.
③ Ketebalan salutan: Dengan peningkatan ketebalan salutan, hayat alat juga akan meningkat, tetapi apabila ketebalan salutan mencapai tepu, hayat alat tidak lagi meningkat dengan ketara. Apabila salutan terlalu tebal, ia mudah menyebabkan pengelupasan; apabila salutan terlalu nipis, rintangan haus adalah lemah.
④ Kebolehubahsuaian: Bilah bersalut mempunyai kebolehubahsuaian yang lemah, peralatan salutan yang kompleks, keperluan proses yang tinggi, dan masa salutan yang lama.
⑤ Bahan salutan: Alat dengan bahan salutan berbeza mempunyai prestasi pemotongan yang berbeza. Sebagai contoh: apabila memotong pada kelajuan rendah, lapisan TiC mempunyai kelebihan; apabila memotong pada kelajuan tinggi, TiN adalah lebih sesuai.
⑶ Penggunaan alatan bersalut
Alat pemotong bersalut mempunyai potensi besar dalam bidang pemesinan CNC, dan akan menjadi pelbagai alat yang paling penting dalam bidang pemesinan CNC pada masa hadapan. Teknologi salutan telah digunakan untuk pengisar akhir, reamers, gerudi, alat pemprosesan lubang kompaun, hob gear, pemotong pembentuk gear, pemotong pencukur gear, kerongsang membentuk dan pelbagai sisipan boleh indeks pengapit mesin untuk memenuhi keperluan pemotongan berkelajuan tinggi Keluli dan besi tuang , aloi tahan haba dan logam bukan ferus dan bahan lain.
5. Jenis, sifat, ciri dan aplikasi bahan alat karbida bersimen
Alat pemotong karbida, terutamanya alat pemotong karbida boleh diindeks, adalah produk utama alat pemesinan CNC. Sejak tahun 1980-an, pelbagai alat atau bilah pemotong karbida penting dan boleh diindeks telah diperluaskan kepada pelbagai Dalam bidang pelbagai alat pemotong, alat karbida boleh diindeks telah berkembang daripada alat memusing mudah dan pemotong pengisar muka kepada pelbagai medan alat ketepatan, kompleks dan membentuk.
⑴ Jenis alatan karbida bersimen
Mengikut komposisi kimia utama, karbida bersimen boleh dibahagikan kepada karbida bersimen berasaskan tungsten karbida dan karbida bersimen berasaskan titanium (nitrida) (TiC(N)).
Karbida bersimen berasaskan tungsten karbida termasuk tiga jenis: tungsten-kobalt (YG), tungsten-kobalt-titanium (YT), dan karbida jarang (YW), yang setiap satunya mempunyai kelebihan dan kekurangannya sendiri. Komponen utama ialah tungsten karbida (WC), titanium karbida (TiC), tantalum karbida (TaC), niobium karbida (NbC), dan lain-lain, dan fasa pengikat logam yang biasa digunakan ialah Co.
Karbida bersimen berasaskan titanium karbon (nitrida) ialah karbida bersimen dengan TiC sebagai komponen utama (beberapa karbida atau nitrida lain ditambah), dan fasa pengikat logam yang biasa digunakan ialah Mo dan Ni.
ISO (International Organization for Standardization) membahagikan karbida bersimen untuk dipotong kepada tiga kategori:
Kategori K, termasuk Kl0~K40, adalah bersamaan dengan kategori YG negara saya (komponen utama ialah WC.Co).
Kategori P, termasuk P01~P50, adalah bersamaan dengan kategori YT negara saya (terutamanya terdiri daripada WC.TiC.Co).
Kategori M, termasuk M10~M40, adalah bersamaan dengan kategori YW negara saya (komponen utama ialah WC-TiC-TaC(NbC)-Co).
Setiap gred mewakili satu siri aloi daripada kekerasan tinggi hingga keliatan maksimum dengan nombor antara 01 dan 50.
⑵ Ciri prestasi alat pemotong karbida bersimen
Ciri-ciri prestasi alat pemotong karbida bersimen adalah seperti berikut:
① Kekerasan tinggi: Alat pemotong karbida bersimen diperbuat daripada karbida dengan kekerasan dan takat lebur yang tinggi (dipanggil fasa keras) dan pengikat logam (dipanggil fasa ikatan) dengan kaedah metalurgi serbuk, dan kekerasannya mencapai 89-93HRA , jauh lebih tinggi daripada keluli berkelajuan tinggi, pada 5400C, kekerasan masih boleh mencapai 82-87HRA, iaitu sama seperti keluli berkelajuan tinggi pada suhu bilik (83-86HRA). Nilai kekerasan karbida bersimen berbeza dengan sifat, kuantiti, saiz zarah dan kandungan fasa ikatan logam karbida, dan secara amnya berkurangan dengan peningkatan kandungan fasa logam ikatan. Apabila kandungan fasa pengikat adalah sama, kekerasan aloi YT lebih tinggi daripada aloi YG, dan aloi yang ditambah dengan TaC (NbC) mempunyai kekerasan suhu tinggi yang lebih tinggi.
② Kekuatan dan keliatan lenturan: Kekuatan lenturan karbida bersimen yang biasa digunakan adalah dalam julat 900-1500MPa. Semakin tinggi kandungan fasa pengikat logam, semakin tinggi kekuatan lentur. Apabila kandungan pengikat adalah sama, kekuatan aloi jenis YG (WC-Co) adalah lebih tinggi daripada aloi jenis YT (WC-TiC-Co), dan kekuatan berkurangan dengan peningkatan kandungan TiC. Karbida bersimen adalah bahan rapuh, dan keliatan impaknya pada suhu bilik hanya 1/30 hingga 1/8 daripada keluli berkelajuan tinggi.
⑶ Penggunaan alat pemotong karbida yang biasa digunakan
Aloi YG digunakan terutamanya untuk memproses besi tuang, logam bukan ferus dan bahan bukan logam. Aloi keras berbutir halus (seperti YG3X, YG6X) mempunyai kekerasan dan rintangan haus yang lebih tinggi daripada aloi keras berbutir sederhana apabila kandungan kobalt adalah sama, dan sesuai untuk memproses beberapa besi tuang keras khas, keluli tahan karat austenit, tahan haba aloi, aloi Titanium, gangsa keras dan bahan penebat tahan haus, dsb.
Kelebihan cemerlang karbida bersimen YT ialah kekerasan yang tinggi, rintangan haba yang baik, kekerasan yang lebih tinggi dan kekuatan mampatan pada suhu tinggi daripada karbida bersimen YG, dan rintangan pengoksidaan yang baik. Oleh itu, apabila pisau diperlukan untuk mempunyai rintangan haba dan rintangan haus yang lebih tinggi, gred dengan kandungan TiC yang lebih tinggi harus dipilih. Aloi YT sesuai untuk memproses bahan plastik seperti keluli, tetapi tidak sesuai untuk memproses aloi titanium dan aloi silikon-aluminium.
Aloi YW mempunyai sifat aloi YG dan YT, dan mempunyai prestasi komprehensif yang baik. Ia boleh digunakan bukan sahaja untuk memproses bahan keluli, tetapi juga untuk memproses besi tuang dan logam bukan ferus. Jika kandungan kobalt ditingkatkan dengan sewajarnya, kekuatan aloi jenis ini boleh menjadi sangat tinggi, dan ia boleh digunakan untuk pemesinan kasar dan pemotongan sekejap-sekejap pelbagai bahan yang sukar untuk dimesin.
6. Jenis, ciri dan aplikasi alat pemotong keluli berkelajuan tinggi
Keluli Berkelajuan Tinggi ( singkatan HSS ) ialah keluli alat aloi tinggi dengan lebih banyak unsur pengaloian seperti W, Mo, Cr, dan V ditambah. Alat pemotong keluli berkelajuan tinggi mempunyai prestasi komprehensif yang sangat baik dari segi kekuatan, keliatan dan kebolehkilangan. Dalam alat pemotong yang kompleks, terutamanya dalam pembuatan alat pemprosesan lubang, pemotong penggilingan, alat benang, bros, alat pemotong gear dan alat pemotong kompleks lain, keluli berkelajuan tinggi masih menduduki kedudukan yang dominan. Pisau keluli berkelajuan tinggi mudah untuk mengasah tepi pemotong.
Mengikut kegunaan yang berbeza, keluli berkelajuan tinggi boleh dibahagikan kepada keluli berkelajuan tinggi tujuan umum dan keluli berkelajuan tinggi berprestasi tinggi.
⑴ Alat pemotong keluli berkelajuan tinggi tujuan am
Keluli berkelajuan tinggi tujuan am. Secara amnya, ia boleh dibahagikan kepada dua jenis: keluli tungsten dan keluli tungsten molibdenum. Keluli berkelajuan tinggi jenis ini mengandungi bahan tambahan (C) sebanyak 0.7 peratus hingga 0.9 peratus . Mengikut kandungan tungsten yang berbeza dalam keluli, ia boleh dibahagikan kepada keluli tungsten dengan 12 peratus atau 18 peratus W, keluli tungsten-molibdenum dengan 6 peratus atau 8 peratus W, dan keluli molibdenum dengan 2 peratus atau tiada W. . Keluli berkelajuan tinggi tujuan am mempunyai kekerasan tertentu (63-66HRC) dan rintangan haus, kekuatan dan keliatan tinggi, keplastikan yang baik dan teknologi pemprosesan, jadi ia digunakan secara meluas dalam pembuatan pelbagai alatan yang kompleks.
① Keluli tungsten: Gred tipikal bagi keluli tungsten berkelajuan tinggi tujuan am ialah W18Cr4V, (pendek kata W18), yang mempunyai prestasi komprehensif yang baik. Kekerasan suhu tinggi pada 6000C ialah 48.5HRC, dan boleh digunakan untuk mengeluarkan pelbagai alat yang kompleks. Ia mempunyai kelebihan kebolehgilingan yang baik dan kepekaan penyahkarbonan yang rendah, tetapi disebabkan kandungan karbida yang tinggi, pengagihannya agak tidak sekata, zarahnya besar, dan kekuatan dan keliatannya tidak tinggi.
② Keluli tungsten-molibdenum: merujuk kepada keluli berkelajuan tinggi yang diperoleh dengan menggantikan sebahagian daripada tungsten dalam keluli tungsten dengan molibdenum. Gred tipikal keluli tungsten-molibdenum ialah W6Mo5Cr4V2, (pendek kata M2). Zarah karbida M2 adalah halus dan seragam, dan kekuatan, keliatan dan keplastikan suhu tinggi adalah lebih baik daripada W18Cr4V. Satu lagi keluli tungsten-molibdenum ialah W9Mo3Cr4V (pendek kata W9), kestabilan habanya lebih tinggi sedikit daripada keluli M2, kekuatan lentur dan keliatannya lebih baik daripada W6M05Cr4V2, dan ia mempunyai kebolehmesinan yang baik.
⑵ Alat pemotong keluli berkelajuan tinggi berprestasi tinggi
Keluli berkelajuan tinggi berprestasi tinggi merujuk kepada jenis keluli baharu yang menambahkan beberapa kandungan karbon, kandungan vanadium, dan unsur mengaloi seperti Co dan Al kepada komposisi keluli berkelajuan tinggi tujuan umum, untuk meningkatkan rintangan haba dan rintangan haus. Terdapat terutamanya kategori berikut:
① Keluli berkelajuan tinggi karbon tinggi. Keluli berkelajuan tinggi karbon tinggi (seperti 95W18Cr4V), dengan kekerasan tinggi pada suhu bilik dan suhu tinggi, sesuai untuk pembuatan dan pemprosesan keluli biasa dan besi tuang, gerudi, reamer, paip dan pemotong pengilangan dengan keperluan rintangan haus yang tinggi, atau alat untuk memproses bahan yang lebih keras. Ia tidak sesuai untuk menahan kesan besar.
② Keluli berkelajuan tinggi vanadium tinggi. Gred biasa, seperti W12Cr4V4Mo, (dirujuk sebagai EV4), mengandungi V meningkat kepada 3 peratus kepada 5 peratus , rintangan haus yang baik, sesuai untuk memotong bahan dengan haus alat yang hebat, seperti gentian, getah keras, plastik, dll., tin juga digunakan untuk memproses Bahan seperti keluli tahan karat, keluli kekuatan tinggi dan aloi suhu tinggi.
③ Keluli berkelajuan tinggi kobalt. Ia ialah keluli berkelajuan tinggi superhard yang mengandungi kobalt, gred biasa, seperti W2Mo9Cr4VCo8, (pendek kata M42), mempunyai kekerasan yang tinggi, dan kekerasannya boleh mencapai 69-70HRC. Ia sesuai untuk memproses keluli tahan haba berkekuatan tinggi, aloi suhu tinggi, aloi titanium, dll. Bahan pemesinan, M42 mempunyai kebolehkisaran yang baik dan sesuai untuk membuat alat ketepatan dan kompleks, tetapi ia tidak sesuai untuk bekerja di bawah pemotongan hentaman syarat.
④ Keluli berkelajuan tinggi aluminium. Ia tergolong dalam keluli berkelajuan tinggi superhard yang mengandungi aluminium, gred tipikal, seperti W6Mo5Cr4V2Al, (disingkat 501), kekerasan suhu tinggi mencapai 54HRC pada 6000C, dan prestasi pemotongan adalah bersamaan dengan M42. Ia sesuai untuk pembuatan pemotong pengilangan, gerudi, reamers, pemotong gear, dan broach. dsb., digunakan untuk memproses bahan seperti keluli aloi, keluli tahan karat, keluli berkekuatan tinggi dan aloi super.
⑤ Keluli berkelajuan tinggi superhard nitrogen. Gred biasa, seperti W12M03Cr4V3N, dirujuk sebagai (V3N), ialah keluli berkelajuan tinggi superhard yang mengandungi nitrogen. Kekerasan, kekuatan dan keliatan adalah bersamaan dengan M42. pemprosesan.
(3) Mencairkan keluli berkelajuan tinggi dan serbuk metalurgi keluli berkelajuan tinggi
Mengikut proses pembuatan yang berbeza, keluli berkelajuan tinggi boleh dibahagikan kepada keluli berkelajuan tinggi lebur dan keluli berkelajuan tinggi metalurgi serbuk.
① Peleburan keluli berkelajuan tinggi: Kedua-dua keluli berkelajuan tinggi biasa dan keluli berkelajuan tinggi berprestasi tinggi dihasilkan melalui peleburan. Ia dibuat menjadi pisau melalui proses seperti peleburan, tuangan jongkong dan penyaduran dan penggulungan. Masalah serius yang mungkin berlaku dalam peleburan keluli berkelajuan tinggi ialah pengasingan karbida. Karbida keras dan rapuh diagihkan tidak sekata dalam keluli berkelajuan tinggi, dan butirannya kasar (sehingga berpuluh-puluh mikron). dan kesan buruk terhadap prestasi pemotongan.
② Metalurgi serbuk keluli berkelajuan tinggi (PM HSS): Metalurgi serbuk keluli berkelajuan tinggi (PM HSS) ialah keluli lebur yang dilebur dalam relau aruhan frekuensi tinggi, diatomkan dengan argon tekanan tinggi atau nitrogen tulen, dan kemudian dipadamkan untuk mendapatkan yang halus dan kristal seragam Mikrostruktur (serbuk keluli berkelajuan tinggi), dan kemudian tekan serbuk yang diperolehi ke dalam pisau kosong di bawah suhu tinggi dan tekanan tinggi, atau mula-mula buat bilet keluli dan kemudian tempa dan gulungkannya menjadi bentuk pisau. Berbanding dengan keluli berkelajuan tinggi yang dihasilkan melalui kaedah lebur, PM HSS mempunyai kelebihan berikut: bijian karbida adalah halus dan seragam, dan kekuatan, keliatan dan rintangan haus lebih baik berbanding dengan keluli berkelajuan tinggi yang dihasilkan oleh lebur. Dalam bidang alat CNC yang kompleks, alat PM HSS akan terus berkembang dan memainkan peranan penting. Gred biasa, seperti F15, FR71, GFl, GF2, GF3, PT1, PVN, dsb., boleh digunakan untuk mengeluarkan pisau bersaiz besar, tugas berat, berimpak tinggi, dan juga boleh digunakan untuk mengeluarkan pisau ketepatan.
3. Prinsip pemilihan bahan alat pemotong CNC
yang
Pada masa ini, bahan alat CNC yang digunakan secara meluas terutamanya termasuk alat berlian, alat boron nitrida padu, alat seramik, alat bersalut, alat karbida dan alat keluli berkelajuan tinggi. Terdapat banyak gred bahan alat pemotong, dan prestasinya sangat berbeza. Penunjuk prestasi utama pelbagai bahan alat ditunjukkan dalam jadual berikut.
gambar
Bahan alat untuk pemesinan NC mesti dipilih mengikut bahan kerja yang akan dimesin dan sifat pemesinan. Pemilihan bahan alat hendaklah dipadankan secara munasabah dengan objek pemprosesan. Padanan bahan alat pemotong dan objek pemprosesan terutamanya merujuk kepada pemadanan sifat mekanikal, sifat fizikal dan sifat kimia kedua-duanya untuk mendapatkan hayat alat terpanjang dan produktiviti pemotongan maksimum.
1. Bahan alat pemotong sepadan dengan sifat mekanikal objek yang dimesin
Pemadanan sifat mekanikal alat pemotong dan objek pemprosesan terutamanya merujuk kepada pemadanan parameter sifat mekanikal seperti kekuatan, keliatan dan kekerasan alat pemotong dan bahan bahan kerja. Bahan alat dengan sifat mekanikal yang berbeza sesuai untuk bahan bahan kerja yang berbeza.
① The order of tool material hardness is: diamond tool>cubic boron nitride tool>ceramic tool>tungsten carbide>keluli berkelajuan tinggi.
② Susunan kekuatan lenturan bahan alat ialah: keluli berkelajuan tinggi > karbida bersimen > alat seramik > alat boron nitrida berlian dan padu.
③ Susunan keliatan bahan alat pemotong ialah: keluli berkelajuan tinggi > karbida bersimen > boron nitrida padu, berlian dan alat pemotong seramik.
Bahan bahan kerja dengan kekerasan yang tinggi mesti diproses dengan alat dengan kekerasan yang lebih tinggi. Kekerasan bahan alat mestilah lebih tinggi daripada bahan bahan kerja, yang secara amnya dikehendaki melebihi 60HRC. Lebih keras bahan alat, lebih baik rintangan hausnya. Sebagai contoh, apabila jumlah kobalt dalam karbida bersimen meningkat, kekuatan dan keliatannya meningkat, dan kekerasannya berkurangan, yang sesuai untuk pemesinan kasar; apabila jumlah kobalt berkurangan, kekerasan dan rintangan hausnya meningkat, yang sesuai untuk penamat.
Alat dengan sifat mekanikal suhu tinggi yang sangat baik amat sesuai untuk pemotongan berkelajuan tinggi. Prestasi suhu tinggi alat seramik yang sangat baik membolehkan mereka memotong pada kelajuan tinggi, dan kelajuan pemotongan yang dibenarkan boleh ditingkatkan sebanyak 2 hingga 10 kali ganda berbanding dengan karbida bersimen.
2. Pemadanan bahan alat pemotong dengan sifat fizikal objek yang dimesin
Alat dengan sifat fizikal yang berbeza, seperti alat keluli berkelajuan tinggi dengan kekonduksian haba yang tinggi dan takat lebur rendah, alat seramik dengan takat lebur tinggi dan pengembangan haba yang rendah, alat berlian dengan kekonduksian haba yang tinggi dan pengembangan haba yang rendah, dsb., adalah sesuai untuk bahan bahan kerja yang berbeza. Apabila memproses bahan kerja dengan kekonduksian terma yang lemah, bahan alat dengan kekonduksian terma yang lebih baik harus digunakan supaya haba pemotongan dapat dihantar dengan cepat dan suhu pemotongan dapat dikurangkan. Disebabkan oleh kekonduksian terma yang tinggi dan keresapan terma berlian, haba pemotongan mudah hilang dan tidak akan menyebabkan ubah bentuk haba yang besar, yang amat penting untuk alat pemesinan ketepatan yang memerlukan ketepatan dimensi yang tinggi.
① Suhu tahan haba pelbagai bahan alat: 700-8000C untuk alatan berlian, 13000-15000C untuk alatan PCBN, 1100-12000C untuk alatan seramik, 900-11000C untuk TiC(N karbida bersimen berasaskan ) dan 900-11000C untuk bijirin ultrahalus berasaskan WC Karbida bersimen ialah 800~9000C, HSS ialah 600~7000C.
② The order of thermal conductivity of various tool materials: PCD>PCBN>WC-based cemented carbide>TiC(N)-based cemented carbide>HSS>Si3N4-based ceramics>A1203-seramik berasaskan.
③ The order of thermal expansion coefficient of various tool materials is: HSS>WC-based cemented carbide>TiC(N)>A1203-based ceramics>PCBN>Si3N4-based ceramics>PCD.
④ The order of thermal shock resistance of various tool materials is: HSS>WC-based cemented carbide>Si3N4-based ceramics>PCBN>PCD>TiC(N)-based cemented carbide>A1203-seramik berasaskan.
3. Memadankan bahan alat pemotong dengan sifat kimia objek yang dimesin
Pemadanan sifat kimia antara bahan alat pemotong dan objek pemprosesan terutamanya merujuk kepada pemadanan parameter prestasi kimia seperti pertalian kimia, tindak balas kimia, resapan dan pembubaran antara bahan alat dan bahan bahan kerja. pisau daripada bahan yang berbeza
