İşleme takımlarınızın neden bu kadar çabuk aşındığını hiç merak ettiniz mi? Bu makale, kesici takım malzemelerinin temel özelliklerini ve türlerini inceleyerek sertlik, tokluk ve ısı direncindeki gelişmelerin takım ömrünü ve işleme verimliliğini nasıl artırabileceğini açıklamaktadır. Elmas, kübik bor nitrür, seramik, kaplamalı, karbür ve yüksek hız çeliği takımların özelliklerini ve uygulamalarını keşfedin. Kitabın sonunda, doğru malzemeyi seçmenin işleme operasyonlarınızı nasıl önemli ölçüde etkileyebileceğini anlayacaksınız.
Gelişmiş işleme ekipmanları ve yüksek performanslı CNC takımları, gerekli performanslarını tam olarak kullanabilir ve iyi ekonomik faydalar elde edebilir.
Takım malzemelerinin hızla gelişmesiyle birlikte, çeşitli yeni takım malzemelerinin fiziksel, mekanik özellikleri ve kesme performansı büyük ölçüde iyileştirildi ve uygulama aralığı sürekli olarak genişledi.
Kesici takım malzemelerinin seçimi takım ömrünü, işleme verimliliğini, kaliteyi ve maliyetleri önemli ölçüde etkiler. Kesme işlemleri sırasında takımlar yüksek basınç, yüksek sıcaklıklar, sürtünme, şok ve titreşim gibi aşırı koşullara maruz kalır. Sonuç olarak, kesici takım malzemeleri aşağıdaki temel özelliklere sahip olmalıdır:
(1) Sertlik ve aşınma direnci
Kesici takım malzemesinin sertliği, genellikle minimum 60 HRC (Rockwell C ölçeği) gerektiren iş parçası malzemesinin sertliğini aşmalıdır. Genel olarak, daha yüksek sertlik daha iyi aşınma direnci ile ilişkilidir. Ancak, kırılganlığı önlemek için sertliği diğer özelliklerle dengelemek çok önemlidir.
(2) Güç ve dayanıklılık
Kesici takım malzemeleri kesme kuvvetlerine, şoklara ve titreşimlere dayanmak için yüksek mukavemet ve tokluk sergilemelidir. Bu özellik kombinasyonu, takım kenarının kırılgan kırılmasını ve ufalanmasını önlemeye yardımcı olarak tutarlı performans ve daha uzun takım ömrü sağlar. Mukavemet ve tokluk arasındaki optimum denge, özel işleme uygulamasına bağlı olarak değişir.
(3) Isı direnci
Kesici takım malzemelerinin işleme sırasında karşılaşılan yüksek sıcaklıklarda mekanik özelliklerini koruyabilmesi için iyi bir ısı direnci gereklidir. Buna şunlar dahildir:
(4) İşlenebilirlik ve ekonomik uygulanabilirlik
Takım malzemesi, aşağıdakiler de dahil olmak üzere üretim ve bakım için uygun özelliklere sahip olmalıdır:
Ayrıca, malzeme yüksek performans-fiyat oranı sunmalı ve üstün kesme özellikleri ile amaçlanan uygulama için maliyet etkinliğini dengelemelidir.
(5) Kimyasal stabilite
Takım malzemesi, iş parçası malzemesi ve kesme sıvıları ile kimyasal reaksiyonlara direnç göstermeli, takımın erken bozulmasını önlemeli ve tutarlı işleme kalitesi sağlamalıdır.
(6) Termal iletkenlik
Yeterli termal iletkenlik, ısının kesme bölgesinden dağıtılmasına yardımcı olarak takım ve iş parçası üzerindeki termal gerilimleri azaltır ve potansiyel olarak daha yüksek kesme hızlarına izin verir.
Elmas, doğada şimdiye kadar bulunan en sert malzeme olan karbonun bir izomeridir.
Elmas kesici takımlar yüksek sertliğe, yüksek aşınma direncine ve yüksek termal iletkenliğe sahiptir ve demir dışı metallerin ve demir dışı malzemelerin işlenmesinde yaygın olarak kullanılır.metalik malzemeler.
İlgili okuma: Demirli ve Demirsiz Metaller
Özellikle alüminyum ve silikon-alüminyum alaşımlarının yüksek hızda işlenmesinde, elmas takımlar ana kesim türleri değiştirilmesi zor olan takımlar. Elmas takımlar yüksek verimlilik, yüksek stabilite ve uzun ömür elde edebilir ve modern CNC işleme süreçlerinde vazgeçilmezdir.
Elmas kesici tipi
Doğal elmas kesici
Doğal elmaslar yüzlerce yıldır kesici alet olarak kullanılmaktadır. Doğal tek kristal elmas takım ince taşlanmıştır ve kenar 0,002 μm kesme kenarı yarıçapı ile keskin bir şekilde keskinleştirilebilir. Ultra ince kesim, son derece yüksek iş parçası hassasiyeti ve çok düşük hassasiyet sağlar. yüzey pürüzlülüğü. Tanınmış, ideal ve yeri doldurulamaz bir ultra hassas işleme aracıdır.
PCD elmas kesici
Doğal elmaslar pahalıdır. Kesme işlemlerinde yaygın olarak kullanılan elmas polikristal elmastır (PCD). 1970'lerin başından bu yana, polikristalin elmas (PCD bıçak) başarıyla geliştirilmiştir ve doğal elmas takımların yerini sentetik polikristalin elmas almıştır.
PCD hammaddeleri bol miktarda bulunur ve fiyatı doğal elmasın sadece onda biri kadardır. PCD takımları aşırı derecede keskin kenarlarve işlenmiş iş parçasının yüzey kalitesi doğal elmas kadar iyi değildir.
Şu anda, endüstride talaş kırıcılı PCD kesici uçlar üretmek kolay değildir. Bu nedenle, PCD yalnızca demir dışı metallerin ve metal olmayan malzemelerin ince kesimi için kullanılabilir ve ultra hassas ayna kesimi elde etmek zordur.
CVD elmas kesici
1970'lerin sonundan 1980'lerin başına kadar, CVD elmas teknolojisi Japonya'da ortaya çıkmıştır. CVD elmas, heterojen bir alt tabaka üzerinde bir elmas film sentezini ifade eder (örneğin semente karbürseramik vb.) kimyasal buhar biriktirme (CVD) yoluyla üretilir. CVD elmas, doğal elmas ile tamamen aynı yapı ve özelliklere sahiptir.
CVD elmasın performansı doğal elmasınkine çok yakındır ve doğal tek kristal elmas ve polikristal elmasın (PCD) avantajlarına sahiptir ve bir dereceye kadar eksikliklerinin üstesinden gelir.
Elmas kesici takım performans özellikleri
Son derece yüksek sertlik ve aşınma direnci
Doğal elmas doğada bulunan en sert maddedir. Elmas çok yüksek aşınma direncine sahiptir. Yüksek sertlikteki malzemelerin işlenmesinde elmas takımların ömrü semente karbür takımların ömrünün 10 ila 100 katı, hatta yüzlerce katıdır.
Çok düşük sürtünme katsayısına sahiptir
Elmas ve bazı demir dışı metaller arasındaki sürtünme katsayısı diğer takımlara göre daha düşüktür. Düşük sürtünme katsayısı, işleme sırasında daha küçük deformasyona ve daha düşük kesme kuvvetine neden olur.
Kesici kenar çok keskindir
Elmas takımın kesici kenarı keskinleştirilebilir. Doğal tek kristal elmas takımlar, ultra ince kesme ve ultra hassas işleme için 0,002 ~ 0,008 μm kadar yüksek bir kenar keskinliği elde edebilir.
Yüksek ısı iletkenliği
Elmasın termal iletkenliği ve termal difüzivitesi yüksektir. Bu, kesme ısısının kolayca dağıtılmasını sağlayarak takımın daha düşük bir kesme sıcaklığına sahip olmasını sağlar.
Daha düşük termal genleşme katsayısına sahiptir
Elmas, semente karbürden birkaç kat daha küçük bir termal genleşme katsayısına sahiptir. Kesme ısısının neden olduğu takım boyutundaki küçük değişiklik, özellikle boyutsal doğruluğun kritik olduğu hassas ve ultra hassas işleme için önemlidir.
Elmas alet uygulaması
Elmas takımlar öncelikle demir dışı ve metalik olmayan malzemelerin yüksek hızlarda ince kesilmesi ve delinmesi için kullanılır. FRP toz metalurjisi boşlukları, seramik malzemeler vb. gibi çeşitli aşınmaya dayanıklı metal olmayan malzemelerin yanı sıra çeşitli silikon-alüminyum alaşımları ve demir dışı metal kaplama gibi çeşitli aşınmaya dayanıklı demir dışı metallerin işlenmesi için uygundurlar.
Bununla birlikte, elmas takımların dezavantajı zayıf termal stabiliteleridir. Kesme sıcaklığı 700°C ila 800°C'yi aştığında, elmasın sertliği tamamen kaybolur. Ayrıca, elmas (karbon) yüksek sıcaklıklarda demir atomlarıyla kolayca etkileşime girerek karbon atomlarını grafit yapılara dönüştürebileceğinden ve bu da aleti son derece kırılgan hale getirebileceğinden, elmas aletler demir içeren metalleri kesmek için uygun değildir.
Elmas üretim yöntemine benzer bir yöntemle sentezlenen ikinci süper sert malzeme olan kübik bor nitrür (CBN), sertlik ve termal iletkenlik açısından elmastan sonra ikinci sırada yer almaktadır.
Mükemmel termal stabiliteye sahiptir ve atmosferde 10.000°C'ye kadar ısıtıldığında oksitlenmez.
CBN, demir içeren metaller için son derece kararlı kimyasal özelliklere sahiptir ve çelik ürünlerin işlenmesinde yaygın olarak kullanılabilir.
Kübik bor nitrür takım tipi
Kübik bor nitrür (CBN) doğada bulunmayan bir maddedir.
İki türü vardır: tek kristal ve polikristalin, yani CBN tek kristal ve polikristalin kübik bor nitrür (PCBN).
CBN, bor nitrürün (BN) izomerlerinden biridir ve elmasınkine benzer bir yapıya sahiptir.
PCBN (polikristalin kübik bor nitrür), ince CBN malzemelerinin yüksek sıcaklık ve yüksek basınç altında bir bağlama fazı (TiC, TiN, Al, Ti, vb.) aracılığıyla birlikte sinterlendiği polikristalin bir malzemedir.
Şu anda elmasın yanında yapay olarak sentezlenmiş sertlik kullanan bir alet malzemesidir.
Toplu olarak süper sert takım malzemesi olarak adlandırılır.
PCBN esas olarak alet yapımında kullanılır.
PCBN takımları, entegre PCBN kesici uçlar ve semente karbür ile sinterlenmiş PCBN kompozit kesici uçlar olarak ikiye ayrılabilir.
PCBN kompozit bıçak, iyi mukavemet ve tokluğa sahip semente karbür üzerine 0,5~1,0 mm kalınlığında bir PCBN tabakasının sinterlenmesiyle oluşturulmuştur.
Özellikleri iyi tokluk, yüksek sertlik ve aşınma direncini birleştirir.
CBN kesici uçların düşük bükülme mukavemeti ve zor kaynak sorunlarını çözer.
Kübik bor nitrürün temel özellikleri ve karakteristikleri
Kübik bor nitrürün sertliği elmasınkinden biraz daha düşük olsa da, diğer yüksek sertlikteki malzemelerden çok daha yüksektir.
CBN'nin öne çıkan avantajı, termal kararlılığının elmasınkinden çok daha yüksek olmasıdır; 1200 °C'ye kadar (elmasın 700-800 °C'sine kıyasla).
Bir diğer önemli avantajı ise kimyasal olarak inert olması ve 1200-1300 °C'de demir ile kimyasal reaksiyona girmemesidir.
Kübik bor nitrürün ana performans özellikleri aşağıdaki gibidir:
Yüksek sertlik ve aşınma direnci
CBN kristal yapısı elmasa benzer ve karşılaştırılabilir sertlik ve dayanıklılık.
PCBN özellikle sadece önceden taşlanabilen yüksek sertlikteki malzemelerin işlenmesi için uygundur ve iş parçasında üstün bir yüzey kalitesi elde edebilir.
Yüksek termal kararlılık
CBN'nin ısı direnci 1400 ila 1500°C'ye ulaşabilir, bu da elmasın ısı direncinden (700 ila 800°C) neredeyse iki kat daha yüksektir.
PCBN takımları, süper alaşımları ve sertleştirilmiş çelikleri karbür takımlardan 3 ila 5 kat daha hızlı kesebilir.
Mükemmel kimyasal stabilite
1200-1300°C'ye kadar demir bazlı malzemelerle kimyasal bir rol oynamaz.
Elmas kadar keskin bir şekilde aşınmaz, ancak yine de semente karbürün sertliğini korur.
PCBN takımları sertleştirilmiş çelik parçaları ve soğutulmuş dökme demiri kesmek için uygundur ve dökme demirin yüksek hızda kesilmesi için yaygın olarak kullanılabilir.
İyi termal iletkenliğe sahiptir
CBN'nin termal iletkenliği elmasa yetişemese de, PCBN'nin çeşitli takım malzemelerindeki termal iletkenliği elmastan sonra ikinci sıradadır ve bu da yüksek hız çeliğinden çok daha yüksektir. sert alaşım.
Daha düşük sürtünme katsayısına sahiptir
Düşük sürtünme katsayısı, kesme sırasında kesme kuvvetlerinin azalmasına, kesme sıcaklıklarının düşmesine ve yüzey kalitesinin artmasına neden olur.
Kübik bor nitrür takım uygulaması
Kübik bor nitrür, sertleştirilmiş çelik, sert dökme demir, süper alaşım, sert alaşım ve yüzey sprey malzemeleri gibi kesilmesi zor malzemelerin finisajı için uygundur.
İşleme hassasiyeti IT5'e ulaşabilir (delik IT6'dır) ve yüzey pürüzlülük değeri Ra 1,25 ila 0,20 μm kadar küçük olabilir.
Kübik bor nitrür takım malzemesi zayıf tokluğa ve eğilme mukavemetine sahiptir. Bu nedenle, kübik bor nitrür tornalama takımları düşük hız ve büyük darbe yükü ile kaba işleme için uygun değildir. Ayrıca, plastik malzemelerin (alüminyum alaşımı, bakır alaşımı, nikel bazlı alaşım, büyük plastikliğe sahip çelik vb. gibi) kesilmesi için uygun değildir, çünkü bu metallerin kesilmesi, işlenmiş yüzeyi bozabilecek ciddi bir kenar birikmesine neden olabilir.
Seramik bıçaklar yüksek sertlik, iyi aşınma direnci, mükemmel ısı direnci ve kimyasal stabilite özelliklerine sahiptir ve metallerle bağlanması kolay değildir.
Seramik takımlar CNC işlemede önemli bir rol oynamaktadır ve yüksek hızlı kesim ve işlenmesi zor malzemeler için ana takımlardan biri haline gelmiştir.
Seramik takımlar yüksek hızlı kesme, kuru kesme, sert kesme ve işlenmesi zor malzemelerin işlenmesi için yaygın olarak kullanılmaktadır.
Seramik bıçaklar, geleneksel bıçakların hiç işleyemediği yüksek sertlikteki malzemeleri verimli bir şekilde işleyebilir ve "taşlama yerine frezeleme" yapabilir.
Seramik takımların optimum kesme hızı, semente karbür takımlarınkinden 2 ila 10 kat daha yüksek olabilir ve kesme üretim verimliliğini büyük ölçüde artırır.
Seramik alet malzemelerinde kullanılan ana hammadde, yer kabuğunda en bol bulunan elementtir. Bu nedenle, seramik aletlerin tanıtımı ve uygulanması, verimliliğin artırılması, işleme maliyetlerinin düşürülmesi ve stratejik değerli metallerden tasarruf edilmesi açısından büyük önem taşımaktadır. Bu, kesme teknolojisinin ilerlemesini büyük ölçüde destekleyecektir.
Seramik takım malzemesi türleri
Seramik takım malzemelerinin türleri genel olarak üç kategoriye ayrılabilir: alümina bazlı seramikler, silikon nitrür bazlı seramikler ve kompozit silikon nitrür-alümina bazlı seramikler.
Bunlar arasında alümina bazlı ve silikon nitrür bazlı seramik takım malzemeleri en yaygın kullanılanlardır.
Silisyum nitrür bazlı seramikler, alümina bazlı seramiklerden daha üstündür.
Seramik takım performansı, özellikleri
Yüksek sertlik ve iyi aşınma direnci
Seramik takımların sertliği PCD ve PCBN kadar yüksek olmasa da, sert alaşımlardan ve yüksek hız çeliği takımlardan çok daha yüksektir ve 93-95 HRA'ya ulaşır.
Seramik takımlar, geleneksel takımlarla işlenmesi zor olan yüksek sertlikteki malzemeleri işleyebilir ve yüksek hızlı kesme ve sert kesme için uygundur.
Yüksek sıcaklık dayanımı ve ısı direnci
Seramik aletler 1200°C'nin üzerindeki sıcaklıklarda da kesim yapabilir.
Seramik aletler yüksek sıcaklıkta iyi mekanik özelliklere sahiptir.
Al2O3 seramik takım mükemmel oksidasyon direncine sahiptir ve kesme kenarı kızgın halde bile sürekli olarak kullanılabilir.
Bu nedenle seramik takımlar, kesme sıvısı ihtiyacını ortadan kaldırarak kuru kesim yapabilir.
İyi kimyasal stabilite
Seramik bıçakların metal ile bağlanması kolay değildir ve iyi korozyon direncine ve kimyasal stabiliteye sahiptir, bu da aletin bağlanma aşınmasını azaltabilir.
Düşük sürtünme katsayısı
Seramik bıçaklar metallerle düşük bir afiniteye ve düşük bir sürtünme katsayısına sahiptir, bu da kesme kuvvetlerini ve kesme sıcaklıklarını azaltır.
Seramik alet uygulaması
Seramikler, yüksek hızlı finisaj ve yarı finisaj için öncelikli olarak kullanılan takım malzemelerinden biridir.
Seramik kesiciler her türlü dökme demiri (gri dökme demir, sfero döküm, dövülebilir dökme demir, soğutulmuş dökme demir, yüksek alaşımlı aşınmaya dayanıklı dökme demir) ve çeliği (karbon yapı çeliği, alaşımlı yapı çeliği) kesmek için uygundur, yüksek mukavemetli çelikyüksek manganlı çelik, sertleştirilmiş çelik, vb.) Bakır alaşımları, grafit, mühendislik plastikleri ve kompozitleri kesmek için de kullanılabilirler.
Seramik takım malzemelerinin performansı düşük eğilme mukavemetine ve zayıf darbe tokluğuna sahiptir ve düşük hız ve darbe yükü altında kesme için uygun değildir.
Aletin kaplanması, alet performansını iyileştirmenin önemli yollarından biridir.
Ortaya çıkışı kaplamalı aletler takım kesme performansında büyük bir atılım gerçekleştirmiştir.
Kaplamalı bir takım, daha sert bir takım gövdesi üzerinde iyi aşınma direncine sahip bir veya daha fazla refrakter bileşik katmanı ile kaplanır. Bu, takım performansını en üst düzeye çıkarmak için takım tabanını sert bir kaplama ile birleştirir.
Kaplamalı takımlar işleme verimliliğini artırabilir, işleme hassasiyetini artırabilir, takım ömrünü uzatabilir ve işleme maliyetlerini azaltabilir.
Yeni ürünlerde kullanılan kesici takımların yaklaşık 80%'si CNC makine kaplamalı aletler kullanın.
Kaplamalı takımlar gelecekte CNC işleme alanında en önemli araç olacaktır.
Kaplamalı alet tipi
Kaplama yöntemine göre:
Kaplamalı aletler kimyasal buhar biriktirme (CVD) kaplamalı aletler ve fiziksel buhar biriktirme (PVD) kaplamalı aletler olarak ikiye ayrılabilir.
Kaplamalı semente karbür takımlar genellikle 1000°C civarında bir biriktirme sıcaklığı ile kimyasal buhar biriktirme yöntemi kullanılarak kaplanır.
Kaplamalı yüksek hızlı çelik aletler genellikle fiziksel buhar biriktirme yöntemini benimser ve biriktirme sıcaklığı yaklaşık 500°C'dir.
Kaplama aracı temel malzemesinin farklılığına göre:
Kaplamalı takımlar, kaplamalı karbür takımlar, kaplamalı yüksek hız çeliği takımlar ve seramik ve süper sert malzemeler (elmas ve kübik bor nitrür) üzerine kaplamalı takımlar olarak ayrılabilir.
Kaplama malzemesinin yapısına göre:
Kaplamalı aletler "sert" kaplamalı aletler ve "yumuşak" kaplamalı aletler olmak üzere iki geniş kategoriye ayrılabilir.
"Sert" kaplamalı takımlar tarafından takip edilen ana hedef, yüksek sertlik ve aşınma direncidir. Başlıca avantajları yüksek sertlik ve iyi aşınma direncidir, tipik olarak TiC ve TiN kaplamalardır.
"Yumuşak" kaplamalı takımların amacı, kendinden yağlamalı takımlar olarak da bilinen düşük sürtünme katsayısıdır. İş parçası malzemesi ile sürtünme katsayıları çok düşüktür, sadece yaklaşık 0,1'dir, bu da yapışmayı, sürtünmeyi, kesme kuvvetini ve kesme sıcaklığını azaltabilir.
Nano kaplama araçları yakın zamanda geliştirilmiştir.
Bu kaplamalı alet, farklı işlev ve performans gereksinimlerini karşılamak için farklı kaplama malzemesi kombinasyonlarında (metal/metal, metal/seramik, seramik/seramik vb.) kullanılabilir.
İyi tasarlanmış nano kaplama, takım malzemesinin mükemmel sürtünme ve aşınma önleyici özelliklere sahip olmasını sağlayarak onu yüksek hızlı kuru kesim için uygun hale getirir.
Kaplama aleti özellikleri
İyi mekanik ve kesme performansı
Kaplamalı takım, alt tabakanın iyi tokluk ve yüksek mukavemetinin yanı sıra kaplamanın yüksek sertlik, yüksek aşınma direnci ve düşük sürtünme katsayısını korumak için ana malzemenin ve kaplama malzemesinin mükemmel özelliklerini birleştirir.
Sonuç olarak, kaplamalı takımlar kaplamasız takımlara göre iki kattan daha hızlı kesim yapabilir ve daha yüksek ilerleme hızlarına olanak tanır.
Kaplanmış aletlerin ömrü de artar.
Güçlü çok yönlülük
Kaplamalı takımlar çok yönlülük ve geniş bir işleme yelpazesine sahiptir ve bir kaplamalı takım birkaç kaplamasız takımın yerine kullanılabilir.
Kaplama kalınlığı
Kaplama kalınlığı arttıkça takım ömrü de artar.
Bununla birlikte, kaplama kalınlığı doygun hale geldiğinde, takım ömrü artık önemli ölçüde artmaz.
Kaplama çok kalın olduğunda soyulmaya neden olmak kolaydır ve kaplama çok ince olduğunda aşınma direnci zayıftır.
Regrind
Kaplamalı bıçak, zayıf öğütme, karmaşık kaplama ekipmanı, yüksek proses gereksinimleri ve uzun kaplama süresine sahiptir.
Kaplama malzemesi
Farklı kaplama malzemelerine sahip kesici takımlar farklı kesme performansına sahiptir.
Örneğin, TiC kaplamalar düşük hızlarda kesim yaparken bir avantaja sahiptir ve TiN yüksek hızlı kesim için uygundur.
Kaplamalı aletlerin uygulanması
Kaplamalı takımlar CNC işleme alanında büyük bir potansiyele sahiptir ve gelecekte CNC işleme alanında en önemli araç olacaktır.
Kaplama teknolojisi parmak frezelere, raybalara, matkap uçlarına, kompozit delik işleme takımlarına uygulanmıştır, dişli ocaklarpinyon kesiciler, traşlama kesicileri, şekillendirme broşları ve çeşitli makine kesici uçları.
Çeşitli çeliklerin ve dökme demirin, ısıya dayanıklı alaşımların ve demir dışı metallerin yüksek hızda işlenmesi ihtiyaçlarını karşılar.
Karbür takımlar, özellikle de değiştirilebilir karbür takımlar, CNC işleme takımları için önde gelen ürünlerdir.
1980'lerden bu yana, çeşitli tiplerde entegre ve değiştirilebilir karbür takımlar veya kesici uçlar çeşitli kesici takım alanlarına genişletilmiştir.
Bunlar arasında, değiştirilebilir karbür takımlar basit tornalama takımlarından ve yüzey frezeleme kesicilerden çeşitli hassas, karmaşık ve şekillendirici aletlere kadar.
Sinterlenmiş karbür takım tipi
Ana kimyasal bileşime göre, semente karbür, tungsten karbür bazlı sert alaşım ve karbon (titanyum nitrür) (TiC(N)) bazlı sert alaşım olarak ikiye ayrılabilir.
Tungsten karbür bazlı semente karbürler arasında tungsten kobalt (YG), tungsten kobalt titanyum (YT) ve nadir karbürler (YW) bulunur ve bunların her birinin avantajları ve dezavantajları vardır.
Ana bileşenler tungsten karbür (WC), titanyum karbür (TiC), tantal karbür (TaC), niyobyum karbür (NbC) vb. olup yaygın olarak kullanılan metal bağlama fazı Co'dur.
Karbon (nitrojen) titanyum bazlı semente karbür, ana bileşen olarak TiC içeren sert bir alaşımdır (bazıları diğer karbürler veya nitrürler ile eklenir) ve yaygın olarak kullanılan metal bağlama fazları Mo ve Ni'dir.
Uluslararası Standardizasyon Örgütü (ISO) kesme karbürlerini üç kategoride sınıflandırmaktadır:
K10 ila K40 dahil olmak üzere K sınıfı, Çin'in YG sınıfına eşdeğerdir (ana bileşen WC.Co'dur).
P01 ila P50 dahil olmak üzere P sınıfı, Çin'deki YT'ye eşdeğerdir (ana bileşen WC.TiC.Co'dur).
M10 ila M40 dahil olmak üzere M sınıfı, Çin'deki YW'ye eşdeğerdir (ana bileşen WC-TiC-TaC(NbC)-Co'dur).
Her bir sınıf, sırasıyla 01 ile 50 arasındaki sayılarla, yüksek sertlikten maksimum tokluğa kadar bir dizi alaşımı temsil eder.
Sinterlenmiş karbür takımların performans özellikleri
Yüksek sertlik
Karbür takımlar, yüksek sertlik ve erime noktalarına sahip karbürlerden (sert faz olarak adlandırılır) ve metal bağlayıcılardan (bağlı fazlar olarak adlandırılır) toz metalürjisi ile yapılır.
Sertlikleri 89-93 HRA olup, yüksek hız çeliğinden çok daha yüksektir.
540°C'de sertlik hala 82-87 HRA'ya ulaşmaktadır.
Oda sıcaklığında, sertlik değeri yüksek hız çeliği (83~86 HRA) ile aynıdır.
Semente karbürün sertlik değeri, karbürün metal bağlı fazının niteliği, miktarı, parçacık boyutu ve içeriğine göre değişir ve genellikle bağlı metal fazının içeriği arttıkça azalır.
Bağlayıcı faz içeriği aynı olduğunda, YT alaşımının sertliği YG alaşımınınkinden daha yüksektir.
TaC (NbC) ilave edilen alaşım yüksek sıcaklık sertliğine sahiptir.
Bükülme mukavemeti ve tokluk
Yaygın olarak kullanılan semente karbürlerin eğilme dayanımı 900~1500 MPa aralığındadır.
Metal bağ fazının içeriği ne kadar yüksekse, eğilme mukavemeti de o kadar yüksek olur.
Bağlayıcı içeriği aynı olduğunda, YG bazlı (WC-Co) alaşımın mukavemeti YT bazlı (WC-TiC-Co) alaşımdan daha yüksektir ve TiC içeriği arttıkça mukavemet azalır.
Semente karbür kırılgan bir malzemedir ve darbe tokluğu oda sıcaklığında yüksek hız çeliğinin yalnızca 1/30~1/8'i kadardır.
Yaygın olarak kullanılan karbür takımların uygulamaları
YG alaşımları çoğunlukla dökme demir, demir dışı metaller ve metalik olmayan malzemeleri işlemek için kullanılır.
İnce taneli sert alaşımlar (YG3X, YG6X gibi), kobalt içeriği aynı olduğunda orta taneli alaşımlardan daha yüksek sertliğe ve aşınma direncine sahiptir. Bazı özel sert dökme demir, östenitik paslanmaz çelik, ısıya dayanıklı alaşımlar, titanyum alaşımları, sert bronz ve aşınmaya dayanıklı yalıtım malzemelerinin işlenmesi için uygundurlar.
YT tipi semente karbürlerin öne çıkan avantajları yüksek sertlik, iyi ısı direnci, yüksek sıcaklıklarda yüksek sertlik ve basınç dayanımı, YG'ye karşı daha yüksek direnç ve daha iyi oksidasyon direncidir.
Bu nedenle, takım yüksek ısı direnci ve aşınma direnci gerektirdiğinde, yüksek TiC içeriğine sahip bir kalite seçilmelidir.
YT alaşımları çelik malzemelerin işlenmesi için uygundur ancak titanyum alaşımlarının ve silikonun işlenmesi için uygun değildir alümi̇nyum alaşimlari.
YW alaşımları, YG ve YT alaşımlarının özelliklerine sahiptir ve iyi kapsamlı özelliklere sahiptir. Çelik malzemelerin işlenmesinin yanı sıra dökme demir ve demir dışı metallerin işlenmesinde de kullanılabilirler.
Bu tür alaşımlar, kobalt içeriği uygun şekilde eklenirse, yüksek mukavemette ve işlenmesi zor çeşitli malzemelerin kaba ve kesintili kesimi için kullanılabilir.
Yüksek Hız Çeliği (HSS), W, Mo, Cr ve V gibi daha fazla alaşım elementi içeren yüksek alaşımlı bir takım çeliğidir.
Yüksek hız çeliği kesiciler mukavemet, tokluk ve işçilik açısından mükemmel kapsamlı özelliklere sahiptir.
Karmaşık takımlarda, özellikle delik kesme takımları, frezeler, diş kesiciler, broşlar, kesici takımlar ve diğer bıçak şeklindeki karmaşık takımların üretiminde, yüksek hız çeliği hala baskındır.
Yüksek hız çeliği takımların keskin kesme kenarlarının taşlanması kolaydır.
Yüksek hız çeliği, uygulamaya bağlı olarak genel amaçlı yüksek hız çeliği ve yüksek performanslı yüksek hız çeliği olarak sınıflandırılabilir.
Evrensel yüksek hız çeliği kesici
Genel amaçlı yüksek hız çeliği iki türe ayrılabilir: tungsten çeliği ve tungsten-molibden çeliği.
Bu tip yüksek hız çeliği 0,7% ila 0,9% karbon (C) içerir.
Çeliğin içerdiği tungsten miktarına göre, aşağıdakilere ayrılabilir tungsten çeli̇k 12% veya 18% tungsten ile.
6% veya 8% tungsten içeren bir tungsten-molibden çeliği ve molibden çelik 2% tungsten içeren veya hiç içermeyen.
Genel amaçlı yüksek hız çeliği belirli bir sertliğe (63-66 HRC) ve aşınma direncine, yüksek mukavemete ve tokluğa, iyi plastisiteye ve işleme teknolojisine sahiptir.
Bu nedenle, çeşitli karmaşık aletlerin üretiminde yaygın olarak kullanılmaktadır.
Tungsten çelik
Yüksek hız çeliği için genel tungsten çelik sınıfı, iyi kapsamlı performansa sahip olan W18Cr4V'dir (W18 olarak anılır). Yüksek sıcaklık sertliği 600 °C'de 48,5HRC'dir ve çeşitli karmaşık takımların üretiminde kullanılabilir. İyi taşlanabilirlik ve düşük sertlik avantajlarına sahiptir. dekarbürizasyon duyarlılık. Bununla birlikte, yüksek karbür içeriği nedeniyle dağılım daha az düzgündür, parçacıklar daha büyüktür ve mukavemet ve tokluk yüksek değildir.
Tungsten karbür çelik
Tungsten çeliğindeki tungstenin bir kısmının molibden ile değiştirilmesiyle elde edilen yüksek hız çeliğini ifade eder.
Tipik tungsten-molibden çeliği kalitesi W6Mo5Cr4V2'dir (M2 olarak anılır).
M2'nin karbür parçacıkları ince ve düzgündür ve mukavemet, tokluk ve yüksek sıcaklık plastisitesi W18Cr4V'den daha iyidir.
Diğer bir tungsten-molibden çeliği türü W9Mo3Cr4V'dir (W9 olarak anılır). Termal stabilitesi M2 çeliğinden biraz daha yüksektir ve eğilme mukavemeti ve tokluğu W6Mo5Cr4V2'den daha iyidir ve iyi işlenebilirliğe sahiptir.
Yüksek performanslı yüksek hız çeliği kesici
Yüksek performanslı yüksek hız çeliği, bazı özellikler ekleyen yeni bir çelik kalitesi anlamına gelir. karbon içeriği, vanadyum içeriği ve Co ve Al gibi alaşım elementlerini genel amaçlı yüksek hız çeliği bileşenine ekleyerek ısı direncini ve aşınma direncini artırır.
Başlıca aşağıdaki ana kategoriler bulunmaktadır:
Yüksek karbonlu yüksek hız çeliği
Yüksek karbonlu yüksek hız çeliği (95W18Cr4V gibi), oda sıcaklığında ve yüksek sıcaklıkta yüksek sertlik, sıradan çelik ve dökme demir, yüksek aşınma direncine sahip matkap uçları, rayba, kılavuz ve freze bıçağı veya sert malzemelerin işlenmesi için aletler üretimi için uygundur. Büyük darbeler için uygun değildir.
Yüksek vanadyum yüksek hız çeliği
W12Cr4V4Mo (kısaca EV4) gibi tipik kaliteler, V'yi 3% ila 5%'ye yükseltir.
İyi aşınma direncine sahiptir ve fiber, sert kauçuk, plastik vb. gibi takım üzerinde büyük aşınma olan malzemeleri kesmek için uygundur. Paslanmaz çelik, yüksek mukavemetli çelik ve yüksek sıcaklık alaşımını işlemek için de kullanılabilir.
Kobalt yüksek hız çeliği
W2Mo9Cr4VCo8 (M42 olarak anılır) gibi tipik bir kaliteye sahip, kobalt içeren süper yüksek hızlı bir çeliktir.
69-70 HRC gibi yüksek bir sertliğe sahiptir ve yüksek mukavemetli ısıya dayanıklı çelik, yüksek sıcaklık alaşımı gibi işlenmesi zor malzemelerin işlenmesi için uygundur. titanyum alaşımı.
M42 yüksek oranda taşlanabilir ve karmaşık takımlar yapmak için uygundur, ancak darbeli kesme koşulları altında çalışmak için uygun değildir.
Alüminyum yüksek hız çeliği
W6Mo5Cr4V2Al (kısaltma 501) gibi tipik bir kalite olan bir tür alüminyum süper sert yüksek hız çeliğidir.
6000C'deki yüksek sıcaklık sertliği de 54HRC'ye ulaşır ve kesme performansı M42'ye eşdeğerdir.
İşleme için frezeler, matkaplar, raybalar, dişli kesiciler, broşlar vb. üretimi için uygundur. alaşımlı çelikpaslanmaz çelik, yüksek mukavemetli çelik ve yüksek sıcaklık alaşımları.
Azot süper sert yüksek hız çeliği
(V3N) olarak adlandırılan W12M03Cr4V3N gibi tipik kaliteler, nitrojen içeren süper sert yüksek hız çeliğidir.
Sertlik, mukavemet ve tokluk M42 ile karşılaştırılabilir.
İşlenmesi zor malzemelerin düşük hızda kesilmesi ve düşük hızda yüksek hassasiyetli işleme için kobalt içeren yüksek hızlı çeliğin yerine kullanılabilir.
Yüksek hız çeliği eritme ve toz metalurjisi yüksek hız çeliği
Farklı üretim süreçlerine göre, yüksek hız çeliği eritme yüksek hız çeliği ve toz metalurjisi yüksek hız çeliği olarak ikiye ayrılabilir.
Smelting yüksek hizli çeli̇k
Hem normal yüksek hız çeliği hem de yüksek performanslı yüksek hız çeliği eritme yöntemi kullanılarak üretilir.
Eritme, külçe dökümü ve haddeleme gibi işlemlerle alet haline getirilirler.
Yüksek hız çeliğinin ergitilmesinde ortaya çıkması muhtemel ciddi bir sorun karbür ayrışmasıdır. Sert ve kırılgan karbürler yüksek hız çeliğinde eşit olmayan bir şekilde dağılır ve iri tanelere (birkaç on mikrona kadar) sahiptir, bu da yüksek hız çeliği takımlarının aşınma direncini, tokluğunu ve kesme performansını olumsuz etkiler.
Toz metalurjisi yüksek hız çeliği (PM HSS)
Toz metalurjisi yüksek hız çeliği (PM HSS), yüksek frekanslı bir indüksiyon fırınından eritilen ve yüksek basınçlı argon veya saf nitrojen ile atomize edilen erimiş çeliktir. Daha sonra ince ve homojen bir kristal yapı (yüksek hız çeliği tozu) elde etmek için su verilir. Elde edilen toz daha sonra yüksek sıcaklık ve yüksek basınç altında bir bıçak boşluğuna preslenir veya önce bir çelik levha haline getirilir ve daha sonra dövülür ve bir takım şekline getirilir.
Eritme yöntemiyle üretilen yüksek hız çeliğiyle karşılaştırıldığında PM HSS, ince ve homojen karbür tanelerinin yanı sıra gelişmiş mukavemet, tokluk ve aşınma direnci avantajlarına sahiptir.
Karmaşık CNC takımları alanında PM HSS takımları giderek daha önemli bir rol oynayacaktır. Tipik kaliteler arasında F15, FR71, GFl, GF2, GF3, PT1, PVN vb. bulunur.
Büyük boyutlu, ağır hizmet tipi, darbeye dayanıklı aletlerin yanı sıra hassas aletler yapmak için de kullanılabilir.
Şu anda yaygın olarak kullanılan CNC takım malzemeleri arasında elmas takımlar, kübik bor nitrür takımlar, seramik takımlar, kaplamalı takımlar, karbür takımlar ve yüksek hızlı çelik takımlar bulunmaktadır.
Toplam takım malzemesi sayısı çoktur ve performansları büyük ölçüde değişmektedir. Çeşitli takım malzemelerinin ana performans göstergeleri aşağıdaki gibidir:
| Türleri | Yoğunluk g/cm2 | Isıya dayanıklı ℃ | Sertlik | Bükme güç Mpa | Termal İLETKENLİK w(m.K） | Termal genleşme katsayısı ×10-5/℃ | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Polikristal elmas | 3.47-3.56 | 700-800 | ＞9000HV | 600-1100 | 210 | 3.1 | |
| Polikristalin kübik bor karbür | 3.44-3.49 | 1300-1500 | 4500HV | 500-800 | 130 | 4.7 | |
| Seramik bıçak | 3.1-5.0 | ＞1200 | 91-95HRA | 700-1500 | 15.0-38.0 | 7.0-9.0 | |
| Semente karbür | Tungsten kobalt | 14.0-15.5 | 800 | 89-91.5HRA | 1000-2350 | 74.5-87.9 | 3-7.5 |
| Tungsten kobalt titanyum | 9.0-14.0 | 900 | 89-92.5HRA | 800-1800 | 20.9-62.8 | ||
| Genel alaşım | 12.0-14.0 | 1000-1100 | ~92.5HRA | / | / | ||
| TiC bazlı alaşım | 5.0-7.0 | 1100 | 92-93.5HRA | 1150-1350 | / | 8.2 | |
| Yüksek hız çeliği | 8.0-8.8 | 600-700 | 62-70HRC | 2000-4500 | 15.0-30.0 | 8-12 | |
CNC işleme için kesici takım malzemeleri, işlenen iş parçasına ve işlemin niteliğine göre seçilmelidir.
Kesici takım malzemelerinin seçimi, işlenen nesneyle uygun şekilde eşleştirilmelidir. Kesici takım malzemesinin işleme nesnesi ile eşleştirilmesi, esas olarak en uzun takım ömrünü ve maksimum kesme işleme verimliliğini elde etmek için ikisinin mekanik özelliklerinin, fiziksel özelliklerinin ve kimyasal özelliklerinin eşleştirilmesini ifade eder.
Kesici takım ile işlenen nesne arasındaki mekanik özellik eşleştirme sorunu, esas olarak takımın ve iş parçası malzemesinin mukavemeti, tokluğu ve sertliği gibi mekanik özellik parametrelerini ifade eder.
Farklı mekanik özelliklere sahip takım malzemeleri, iş parçası malzemelerinin işlenmesi için uygundur.
Takım malzemesinin sertlik sıralaması şu şekildedir: elmas takım > kübik bor nitrür takım > seramik takım > sert alaşım > yüksek hız çeliği.
Takım malzemesinin eğilme mukavemeti sıralaması şu şekildedir: yüksek hız çeliği > sert alaşım > seramik takım > elmas ve kübik bor nitrür takım.
Takım malzemesinin tokluk sıralaması şu şekildedir: yüksek hız çeliği > sert alaşım > kübik bor nitrür, elmas ve seramik takımlar.
Yüksek sertlikteki iş parçası malzemeleri daha yüksek sertlikteki takımlarla işlenmelidir. Takım malzemesinin sertliği, genellikle 60 HRC'nin üzerinde olması gereken iş parçası malzemesinin sertliğinden daha yüksek olmalıdır. Takım malzemesinin sertliği ne kadar yüksek olursa, aşınma direnci de o kadar iyi olur.
Örneğin, semente karbürdeki kobalt miktarı arttığında, mukavemet ve tokluk artar, sertlik azalır ve kaba işleme için uygundur. Kobalt miktarı azaldığında, sertlik ve aşınma direnci artar, bu da finisaj için uygundur.
Mükemmel yüksek sıcaklık mekanik özelliklerine sahip takımlar özellikle yüksek hızlı işleme için uygundur. Seramik takımların mükemmel yüksek sıcaklık performansı, yüksek hızlarda kesilmelerini sağlayarak kesme hızlarının semente karbürlerden 2-10 kat daha yüksek olmasını sağlar.
Yüksek termal iletkenliğe ve düşük erime noktasına sahip yüksek hızlı çelik takımlar, yüksek erime noktasına ve düşük termal genleşmeye sahip seramik takımlar ve yüksek termal iletkenliğe ve düşük termal genleşmeye sahip elmas takımlar gibi farklı fiziksel özelliklere sahip takımlar, iş parçası malzemelerini işlemek için uygundur.
Zayıf ısı iletkenliğine sahip bir iş parçasını işlerken, kesme ısısının kesme sıcaklığını düşürmek üzere hızlı bir şekilde iletilmesini sağlamak için daha iyi ısı iletkenliğine sahip bir takım malzemesi kullanılmalıdır.
Elmasın yüksek termal iletkenliği ve termal difüzivitesi nedeniyle, kesme ısısı kolayca dağıtılır ve büyük termal deformasyona neden olmaz. Bu özellikle yüksek boyutsal hassasiyete sahip hassas işleme takımları için önemlidir.
Çeşitli takım malzemelerinin ısı direnci sıcaklığı:
Elmas aletler için 700 ~ 8000C, PCBN aletleri için 13000 ~ 15000C, seramik aletler için 1100 ~ 12000C, TiC (N) bazlı sert alaşımlar için 900 ~ 11000C, WC bazlı ultra ince taneli sert Alaşımın kalitesi 800 ila 9000 C ve HSS 600 ila 7000 C'dir.
Çeşitli alet malzemelerinin termal iletkenlik sırası:
PCD>PCBN>WC bazlı semente karbür>TiC(N)-bazlı semente karbür>HSS>Si3N4 bazlı seramik>A1203 bazlı seramik.
Çeşitli takım malzemelerinin termal genleşme katsayısı sırası şöyledir:
HSS>WC bazlı semente karbür>TiC(N)>A1203 bazlı seramik>PCBN>Si3N4 bazlı seramik>PCD.
Çeşitli takım malzemelerinin termal şok direnci sırası şöyledir:
HSS>WC bazlı semente karbür>Si3N4 bazlı seramik>PCBN>PCD>TiC(N) bazlı semente karbür>A1203 bazlı seramik.
Kesici takım malzemesinin kimyasal özelliklerinin işleme nesnesi ile eşleştirilmesi, esas olarak takım malzemesinin kimyasal özelliklerinin iş parçası malzemesinin kimyasal afinitesi, kimyasal reaksiyonu, difüzyonu ve çözünmesi ile eşleştirilmesini ifade eder.
Farklı malzemelere sahip takımlar, farklı iş parçası malzemelerini işlemek için uygundur.
Çeşitli takım malzemelerinin (ve çeliğin) anti-bağlanma sıcaklığı:
PCBN>seramik>sert alaşım>HSS.
Çeşitli takım malzemelerinin oksidasyon sıcaklığı:
seramik>PCBN>sert alaşım>elmas>HSS.
Çeşitli takım malzemelerinin (çelik için) difüzyon mukavemeti:
elmas > Si3N4 bazlı seramik > PCBN > A1203 bazlı seramik.
Difüzyon gücü (titanyum için):
A1203 bazlı seramik > PCBN > SiC > Si3N4 > elmas.
Genel olarak, PCBN, seramik takımlar, kaplamalı karbür ve TiCN tabanlı karbür takımlar çelik gibi demir içeren metallerin CNC ile işlenmesi için uygundur.
PCD takımları Al, Mg, Cu, alaşımlar ve metal olmayan malzemeler gibi demir dışı malzemelerin işlenmesi için uygundur.
Tablo 2, yukarıdaki takım malzemeleri kullanılarak işlenmeye uygun bazı iş parçası malzemelerini listelemektedir.
| Kesici alet | Yüksek sertlik Çelik | Isı dirençli alaşım | Titanyum alaşım | Nikel temelli süperalaşım | Oyuncular Demir | Saf Çelik | Yüksek SİLİKON alüminyum alaşım | FRP kompozit malzeme |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| PCD | × | × | ◎ | × | × | × | ◎ | ◎ |
| PCBN | ◎ | ◎ | ○ | ◎ | ◎ | ● | ● | |
| Seramik bıçak | ◎ | ◎ | × | ◎ | ◎ | ● | × | × |
| Katmanlı semente karbür | ○ | ◎ | ◎ | ● | ◎ | ◎ | ● | ● |
| TiCN bazlı sert alaşım | ● | × | × | × | ◎ | ● | × | × |
Not:
◎ - Mükemmel
○ - İyi
● - TAMAM
× - Kötü
MachineMFG'nin kurucusu olarak, kariyerimin on yıldan fazlasını metal işleme sektörüne adadım. Kapsamlı deneyimim, sac metal imalatı, talaşlı imalat, makine mühendisliği ve metaller için takım tezgahları alanlarında uzman olmamı sağladı. Bu konular hakkında sürekli düşünüyor, okuyor ve yazıyorum, sürekli olarak alanımın ön saflarında kalmaya çalışıyorum. Bilgi ve uzmanlığımın işiniz için bir değer olmasına izin verin.
TR 
EN 
AR 
DE 
ES 
FR 
ID 
IT 
JA 
NL 
PT 
PT_BR 
RU 
KO