Наконечники с твердосплавной пайкой относятся к режущим пластинам или наконечникам из карбида вольфрама, которые припаиваются к инструментам для придания твердости, долговечности и износостойкости. Они используются в различных отраслях промышленности, таких как производство, строительство, горнодобывающая промышленность и т.д. для обработки, шлифования, сверления, формообразования и резки.
В этой статье представлено полное руководство по твердосплавным пластинам, припаянным с использованием серебряного или никелевого сплава к таким инструментам, как сверла, фрезы, пильные полотна, протяжки и холодные варочные поверхности. Мы изучим состав, свойства, размеры, стандарты и марки этих паяных твердосплавных пластин. Сравниваются их ключевые характеристики, рабочие параметры и применение в различных материалах и сценариях, чтобы представить преимущества и ограничения. Также приведены данные о поставщиках с ориентировочными ценами. В разделе FAQ рассматриваются общие вопросы по этим износостойким деталям.
Состав и процесс производства
Карбид относится к цементированному карбиду вольфрама, который представляет собой композит из карбида вольфрама (WC) и кобальта (Co), получаемый методом порошковой металлургии. Кобальт выступает в качестве цементирующего или связующего вещества в частицах WC для получения твердой карбидной части. На основе процентного содержания кобальта, WC-Co композиции настроены на желаемую твердость, прочность и износостойкость.
Паяные твердосплавные наконечники имеют следующие слои и составляющие:
Таблица 1: Нарастание состава в твердосплавных паяных наконечниках
| Слой | Состав | Роль |
|---|---|---|
| Твердосплавный наконечник | 88-97% Частицы WC в матрице Co | Придает твердость и износостойкость |
| Сплав с серебряной пайкой | Серебро, медь, цинк, кадмий, никель | Присоединение твердосплавной вставки к инструменту с помощью пайки |
| Материал базового инструмента | Сталь, карбид вольфрама | Придает прочность и формирует корпус инструмента |
Ингредиенты соединяются с помощью процесса порошковой металлургии, включающего контролируемое прессование и спекание, чтобы получить твердую вставку из карбида вольфрама. Паяльный сплав в виде порошка наносится на соединяемую поверхность и нагревается свыше 1000 градусов Цельсия в контролируемой атмосфере для расплавления сплава, который соединяет твердосплавный наконечник и инструмент посредством капиллярного действия. При последующем контролируемом охлаждении образуется прочное металлургическое соединение. Никелевый паяльный сплав также становится все более популярным из-за экологических проблем, связанных с использованием кадмия в серебряных пайках.
Типы и классы
Твердосплавные наконечники, припаянные к различным режущим, шлифовальным, сверлильным, фрезерным инструментам, классифицируются по свойствам и применению на типы и марки:
Таблица 2: Основные типы и марки твердосплавных паяных вставок
| Тип | Класс | Описание |
|---|---|---|
| P | P10-P50 | Твердосплавные пластины общего назначения для различных материалов |
| M | M10-M50 | Острые пластины для высокоточной обработки стали, железа, сплавов |
| K | K10-K40 | Пластина из более жестких сортов твердого сплава для закаленных материалов, прерывистых резов |
| C | C1-C8 | Пластины с высокой абразивной стойкостью для композитных материалов, графита и т.д. |
| S | S10-S50 | Вставки со стружколомами, разработанные специально для стальных материалов |
| H | H10-H15 | Твердые жесткие вставки для высокотемпературных легированных сталей |
| D | D10-D50 | Градусы оптимизированы для токарных и сверлильных работ по чугуну |
| CBN | B151-B198 | Композитные сверхтвердые вставки из кубического нитрида бора |
| Алмаз | SD10 | Вставки из поликристаллического алмаза или твердого сплава с алмазным покрытием |
Твердосплавным пластинам присваивается буквенно-цифровой класс, который указывает на процентное содержание связки, свойства зерна твердого сплава и функциональность с точки зрения материала применения и эксплуатации. Более высокий номер марки указывает на лучшую стойкость к износу под воздействием высоких температур или разрушению под нагрузкой. Буквенный префикс классифицирует различные полезные свойства по группам базовых материалов. Продвинутые марки с наноструктурой или покрытиями значительно улучшают эксплуатационные характеристики.
Механические свойства и характеристики
Инструменты с твердосплавными напайками демонстрируют уникальное сочетание твердости, прочности и вязкости разрушения, необходимое для операций удаления металла. По сравнению с инструментами из быстрорежущей стали они обладают значительно более высокой твердостью в горячем состоянии, химической инертностью при высоких температурах обработки и износостойкостью благодаря сверхтвердой карбидной составляющей, заключенной в прочную кобальтовую матрицу.
Таблица 3: Ключевые свойства и показатели производительности паяных твердосплавных вставок
| Недвижимость | Метрика | Роль |
|---|---|---|
| Твердость | 92-96 HRA | Устойчивость к абразивному износу режущих кромок |
| Прочность при поперечном разрыве | 500-700 кгс/мм2 | Выдерживает большие усилия при обработке без разрушения |
| Вязкость разрушения | 7-15 МПа√м | Выдерживает удары при прерывистых отключениях |
| Горячая твердость | Сохранение твердости по Роквеллу 80% при 700°C | Сохраняет твердость при высоких температурах вблизи поверхности резания |
| Химическая инертность | Стабильное образование слоя оксида вольфрама при температуре выше 500°C | Противостоит диффузионному износу и адгезии в горячих зонах |
Прочность твердосплавной вставки по отношению к титану
- Инструменты с пайкой из твердого сплава имеют В 2 раза выше прочность на поперечный разрыв по сравнению с титаном, что обеспечивает повышенную устойчивость при нагрузках
- 70% сильнее по модулю упругости разрыва, что указывает на превосходную устойчивость к разрушению
Твердость твердосплавного инструмента против керамики
- Сравнимая твердость в диапазоне 92-94 по Роквеллу А для керамики из нитрида кремния и карбида кремния
- В целом тверже, чем керамика до 5%, повышая интенсивность износа при высоком абразивном износе
Твердые сплавы в сравнении с быстрорежущей сталью по термической стабильности
- Экспонаты более 50% выше Красная твердость, указывающая на эффективность при повышенных температурах
- Значительно больше сохраняет твердость при температуре свыше 600 градусов Цельсия на поверхности резания
Прочнее по дизайну для сложных материалов
- Улучшенное количество связующего, распределение зерен по размерам и увеличение количества защитных покрытий вязкость разрушения до 40% по сравнению с некоторыми стандартными вставками
- Обеспечивает надежную обработку закаленных сталей с прерывистым резанием, противодействуя возникновению и распространению трещин
Поэтому паяные инструменты с твердосплавными наконечниками обеспечивают разумный баланс твердости, чтобы оставаться острыми, прочности, чтобы противостоять деформации, и вязкости разрушения, чтобы поглощать напряжения - необходимые качества, чтобы превзойти все ожидания при удалении материала в жестких условиях обработки.
Стандарты размеров и габариты
Твердосплавные вставки для пайки выпускаются в различных международных стандартах размеров, геометрии и толщины для удовлетворения потребностей в инструментах и конечных применениях.
Таблица 4: Распространенные типоразмерные ряды и размеры паяных твердосплавных наконечников
| Размерная серия | Размеры вставки (мм) | Макс. Доступная толщина |
|---|---|---|
| ISO RNGN | 9.5, 12.7, 16, 19.5, 25.4 | 3.18 |
| ISO RNGX | 4.76, 9.5, 12.7, 16 | 4.76 |
| ISO RNMN | 7.8, 9.5, 12 | 4.75 |
| ISO SNGX | 6.35, 9.5, 12.7 | 3.97 |
| ISO TNGX | 3.5, 4.5, 6 | 3 |
| ISO TNGA | 16, 20, 25 | 6.35 |
| ISO TNMA | 16, 20, 25 | 3.18 |
Нестандартные геометрии и крепления наконечников, такие как формы со стружколомами, резьбовые шпильки или стойки, антиротационные проушины или зажимы, также доступны в зависимости от потребностей в интерфейсе инструмента.
Градированные пластины RNMN размером около 10 мм чрезвычайно распространены в токарных, сверлильных и фрезерных операциях общего назначения для обработки стали и сложных сплавов. Более крупные пластины диаметром 25 мм выдерживают большие нагрузки в горнодобывающем оборудовании, а микроразмеры менее 5 мм позволяют выполнять прецизионные расточные и зуборезные операции.
Сравнительные характеристики обработки
Паяные твердосплавные пластины изменяют производительность и экономику обработки в различных отраслях, материалах, параметрах и сценариях, как описано ниже:
Таблица 5: Преимущества твердосплавных наконечников перед HSS, керамикой, PCD/CBN
| Против | Раздел | Преимущества |
|---|---|---|
| Быстрорежущая сталь | Токарные работы, сверление | – В 2-4 раза выше срок службы инструмента - Повышение производительности и снижение стоимости детали - 40% увеличивает скорость резки и подачу |
| Керамика | Твердое точение, чугун | – Сильнее Вставки предотвращают появление трещин при высоких нагрузках - Устойчивость к тепловому удару позволяет делать более глубокие разрезы |
| ПКД/КБН | Цветные сплавы | - Работайте на 50% горячее зоны ближе к интерфейсу - Экономичный вариант для алюминия, латуни и т.д. |
Градации твердосплавных пластин для материалов
| Материал | Предпочтительная марка твердого сплава | Преимущества |
|---|---|---|
| Нормальные углеродистые стали | M25, P25 | Универсальная острая вставка для токарной обработки стали |
| Нержавеющие стали | M35, P35 | Гладкая обработанная поверхность |
| Закаленные стали 55-70 HRC | K25, S25-S40 | Предотвращает быстрое изнашивание от жестких фаз |
| Чугун | D25-D30 | Оптимизированные стружколомы; гладкие графитовые карманы |
| Алюминиевые сплавы | M25-M30 Без покрытия | Острые края предотвращают налипание алюминия |
| Сплавы титана и никеля | C2-C6, K15 с покрытием | Высокопрочные и термостойкие вставки |
Усовершенствованные марки твердых сплавов для конкретных видов стали, жаропрочные суперсплавы, прерывистые резы, высокоэффективная обработка позволяют значительно увеличить срок службы инструмента по сравнению с традиционными вариантами.
Области применения
Паяные пластины из твердого сплава повышают производительность при самых важных видах обработки металлов:
Таблица 6: Общие области применения инструмента с паяными твердосплавными наконечниками
| Промышленность | Приложения | Преимущества |
|---|---|---|
| Автомобильная промышленность | Расточка блока двигателя Вращение карданного вала Нарезка шестерен коробки передач | Высокая производительность обработки; гладкая поверхность |
| Аэрокосмическая промышленность | Фрезерование с использованием блисков Зачистка титановых отливок | Снижение затрат на инструмент при работе с дорогими сплавами |
| Штампы и пресс-формы | Отделочные операции | Высокоточные компоненты; тонкая обработка поверхности |
| Нефть и газ | Буровое оборудование | Надежная работа на морских буровых установках |
| Строительство и горнодобывающая промышленность | Дробление, бурение, долота | Тяжело нагруженное оборудование для резки горных пород |
Таким образом, паяные твердосплавные пластины обеспечивают более эффективное использование производственных ресурсов, косвенно способствуя повышению качества, снижению цен и удовлетворению потребностей клиентов.
Поставщики и ориентировочные цены
Ведущими производителями, предлагающими надежные качественные твердосплавные вставки во всем мире, являются:
Таблица 7: Основные поставщики и марки твердосплавных паяных вставок
| Поставщик | Доступные оценки | Цены за вставку |
|---|---|---|
| Sandvik Coromant | GC4215 (~P35), GC3210 (~K25), GC1110 (~M25) | USD 24-144 |
| Kennametal | BZ235 (~K35), BZ733 (~M30), BZ731 (~P30) | USD 15-62 |
| Mitsubishi MC | VP15TF (~P20), XO35 (~M35), VF8 (~K20) | USD 14-98 |
| Искар | IC908 (~M30), DC915 (~K25), AC830 (~P30) | USD 19-124 |
| Seco | TD100 (~P25), MD163 (~M35), PD626 (~K20) | USD 12-81 |
| TaeguTec | T9325 (~P30), T9215 (~M30), T8325 (~K20) | USD 8-72 |
Цены на пластины из твердого сплава зависят от размера, марки, геометрии, покрытий и т.д. и обычно составляют от 10 долларов США за штуку для пластин общего назначения стандартных размеров до 250 долларов США для передовых специальных пластин, используемых в индивидуальной оснастке. Благодаря значительному увеличению срока службы инструмента по сравнению с другими резцами, например, из быстрорежущей стали, пластины с твердосплавной напайкой обеспечивают гораздо более высокую экономическую эффективность в расчете на один рез. Также доступны пластины из твердого сплава под собственной торговой маркой.
Преимущества и ограничения Наконечники с твердосплавной напайкой
| Параметр | Преимущества | Ограничения |
|---|---|---|
| Срок службы инструмента и производительность | - Значительно превосходит по сроку службы HSS; по крайней мере, в 2-3 раза - Увеличение параметров резания - скорости, подачи на 30-50% - Обеспечивает более высокую скорость съема металла | - Не рекомендуется для очень легких отделочных резов - Стоимость одной пластины выше, чем у твердого сплава |
| Диапазон обрабатываемости | - Твердые материалы до 70 HRC, например, обработанные стали - Большинство металлов - углеродистые стали, нержавеющие стали, чугун, титан, алюминий и т.д. | - Машины с очень низкой жесткостью могут испытывать проблемы с вибрацией - Ограниченное применение для резки дерева, пластмассы, керамики |
| Последствия затрат | - Снижение общей стоимости инструмента и стоимости одной детали - Обеспечивает беспилотное автоматизированное производство | - Более высокие цены на пластины по сравнению с инструментами из быстрорежущей стали - Необходимость в специальных держателях сменного инструмента |
| Простота использования | - Быстрая вставка индексов экономит время простоя - Более легкая перешлифовка/покрытие пластин по сравнению с инструментами из быстрорежущей стали | - Требуется правильная обработка вставки, чтобы избежать трещин - Посадка вставки должна быть точной, чтобы избежать сбоев |
Поэтому пластины с твердосплавной напайкой повышают производительность и существенно снижают эксплуатационные расходы, несмотря на более высокую цену по сравнению с быстрорежущей сталью, а также облегчают использование, способствуя быстрой переналадке. Они расширяют диапазон обрабатываемых материалов, несмотря на ограничения по жесткости или требованиям к чистовой обработке.
Часто задаваемые вопросы
В: Как пайка используется для крепления твердосплавных наконечников к инструментам?
О: Между твердосплавной вставкой и поверхностью инструмента наносится промежуточная порошковая паста из паяльного сплава, содержащего серебро, медь и никель. Сборка нагревается выше температуры пайки, в результате чего образуется капиллярный поток, создающий прочное металлургическое соединение между наконечником и корпусом инструмента.
В: Почему паяльные сплавы на основе серебра более популярны, чем на основе никеля?
О: Сплавы для пайки серебром, содержащие некоторое количество никеля, текут при относительно низких температурах 650-800 град С против более 1000 град С для никелевых паек. Это предотвращает ухудшение свойств твердосплавного наконечника. Однако никелевые пайки получают все большее распространение, чтобы избежать экологических проблем, связанных с наличием кадмия в некоторых серебряных пайках.
Вопрос: Как выбрать подходящую вставку из твердого сплава?
О: Учитывайте твердость и абразивность обрабатываемого материала, непрерывность или прерывистость резания, диапазоны параметров, необходимость в точности и т. д. Твердосплавные пластины имеют различные пропорции кобальтовой связки, размеры зерен карбида и распределение зерен, оптимизированное для определенных групп материалов. Для выбора подходящей марки обратитесь к технической литературе производителя.
В: Каковы преимущества и недостатки паяных инструментов по сравнению с инструментами из твердого сплава?
О: Паяные твердосплавные вставки позволяют легко заменить только изношенный наконечник, сохранив при этом корпус инструмента, что обеспечивает экономию средств. Однако незначительная неравномерная посадка наконечника может привести к неравномерному износу. Твердый сплав подвергается равномерному износу, но отказ от всего инструмента при его износе повышает затраты. Уровни производительности сопоставимы.
На этом мы завершаем обзор твердосплавных припаянных пластин - их полезность заключается в значительном повышении экономичности производства в жизненно важных процессах удаления металла за счет разумного баланса твердости и прочности. Продолжающиеся инновации в области составов, покрытий и креплений расширяют сферу применения этой неотъемлемой технологической основы производственного сектора.
