Представьте себе крошечного воина, выкованного из смеси чрезвычайной твердости и удивительной прочности, способного с непоколебимой точностью покорять даже самые неподатливые металлы. Такова сущность твердосплавной обрабатывающей пластины - маленького, но могущественного игрока в мире металлообработки.
Характеристики Твердосплавные обрабатывающие пластины
| Характеристика | Описание |
|---|---|
| Состав | В основном состоит из карбида вольфрама (WC), керамического материала, известного своей исключительной твердостью и износостойкостью. Дополнительные элементы, такие как кобальт (Co) и карбид тантала (TaC), часто включаются для точной настройки определенных свойств. |
| Твердость | Твердость по Роквеллу (HR) превышает 90, что значительно превосходит даже самые прочные стали. Это означает способность выдерживать экстремальные нагрузки при резании и сохранять остроту кромок в течение длительного времени. |
| Жесткость | В то время как твердость означает сопротивление проникновению, вязкость представляет собой способность материала поглощать энергию и сопротивляться разрушению. Твердосплавные пластины обеспечивают замечательный баланс между этими двумя важнейшими свойствами, что позволяет им эффективно справляться со сложными материалами и операциями обработки. |
| Термостойкость | Твердый сплав обладает превосходной теплостойкостью по сравнению с традиционными инструментальными материалами, такими как быстрорежущая сталь (HSS). Эта характеристика минимизирует износ инструмента и обеспечивает точность размеров при высокоскоростной обработке. |
| Химическая стойкость | Твердый сплав демонстрирует превосходную устойчивость к химическому разрушению, особенно по сравнению с быстрорежущей сталью. Благодаря этому он хорошо подходит для обработки различных металлов, в том числе склонных к закалке и сварке со стружкой. |
Области применения твердосплавных обрабатывающих пластин
Твердосплавные обрабатывающие пластины находят применение в различных видах металлообработки, включая:
| Приложение | Описание |
|---|---|
| Развернуть | Используются для придания формы и уменьшения диаметра вращающейся заготовки. Вставки устанавливаются на токарные резцы и зацепляют заготовку в различных точках для получения нужного профиля. |
| Фрезерование | Используется во фрезерных станках для снятия материала с заготовки с помощью вращающегося инструмента с несколькими режущими кромками. Пластины припаиваются или зажимаются на фрезе, что значительно увеличивает ее срок службы и производительность. |
| Лицо | Используются для создания плоской и гладкой поверхности на заготовке. Торцовочные вставки специально разработаны для этой цели и обладают исключительной износостойкостью для длительной работы. |
| Скука | Используются для точного увеличения существующих отверстий в заготовке. Расточные вставки обладают высокой стабильностью размеров и обеспечивают точную геометрию отверстий. |
| Нанесение канавок | Используются для создания узких каналов или канавок на поверхности заготовки. Вставки для обработки канавок бывают различных форм и размеров, чтобы соответствовать различным профилям канавок. |
| Нарезание резьбы | Используются для создания внешней или внутренней резьбы на заготовке. Резьбонарезные пластины имеют специальную геометрию, которая точно соответствует требуемому профилю резьбы. |
Метод производства Твердосплавные обрабатывающие пластины
Создание твердосплавных обрабатывающих пластин - это тщательный процесс, сочетающий в себе передовые технологии и точное мастерство:
- Приготовление порошка: Сырьевые материалы, такие как карбид вольфрама, кобальт и другие добавки, превращаются в мелкодисперсные порошки с определенным распределением частиц по размерам и химическим составам.
- Смешивание и прессование: Подготовленные порошки тщательно взвешиваются и смешиваются для достижения желаемых свойств материала. Затем смесь уплотняется под высоким давлением до почти сетчатой формы вставки.
- Спекание: Спрессованные формы подвергаются высокотемпературному нагреву (спеканию) в контролируемой атмосфере. В результате частицы порошка сплавляются вместе, образуя твердое и плотное карбидное тело.
- Измельчение: Спеченные пластины точно шлифуются с помощью специальных шлифовальных кругов для достижения окончательных размеров, допусков и геометрии режущей кромки.
- Покрытие: Во многих случаях на вставки наносят тонкий слой керамического или металлического материала (например, нитрида титана (TiN), нитрида титана-алюминия (TiAlN)), используя такие методы, как физическое осаждение из паровой фазы (PVD) или химическое осаждение из паровой фазы (CVD). Эти покрытия дополнительно повышают износостойкость, теплостойкость и характеристики стружкообразования.
Множество металлических порошков
Производительность и пригодность твердосплавных обрабатывающих пластин в значительной степени зависят от конкретных металлических порошков, используемых при их изготовлении. Ниже мы рассмотрим десять часто используемых металлических порошков и их отличительные характеристики:
| Металлический порошок | Описание | Приложения |
|---|---|---|
| Карбид вольфрама (WC) | Краеугольный камень твердосплавных пластин, обеспечивающий исключительную твердость, износостойкость и красную твердость (способность сохранять твердость при повышенных температурах). | Содержится практически во всех твердосплавных пластинах, особенно подходит для обработки черных материалов, таких как сталь и чугун. |
| Кобальт (Co) | Действует как связующее вещество, удерживая частицы WC вместе и способствуя общей прочности вставки. Содержание кобальта существенно влияет на износостойкость, вязкость и сопротивление разрушению вставки. | Вставки с повышенным содержанием кобальта |
| Кобальт (Co) | - Повышенное содержание кобальта обычно приводит к повышению вязкости и сопротивления разрушению, но за счет небольшого снижения твердости. | Пластины со сбалансированным содержанием кобальта идеально подходят для широкого спектра операций обработки, в то время как пластины с более высоким содержанием кобальта предпочтительны для задач, требующих высокой ударопрочности, таких как прерывистое резание или обработка прочных материалов. |
| Карбид тантала (TaC) | Известен своей исключительной химической стабильностью, особенно по отношению к абразивным материалам, таким как алюминий и кремний. Он также способствует повышению износостойкости и устойчивости к образованию кратеров. | В основном используется в пластинах, предназначенных для обработки алюминиевых сплавов, чугуна с высоким содержанием кремния и других абразивных материалов. |
| Карбид титана (TiC) Обладает сочетанием высокой твердости, износостойкости и хорошей химической стабильности. Кроме того, она повышает износостойкость кратера и демонстрирует отличные характеристики при повышенных температурах. | Используется в пластинах для обработки различных материалов, включая сталь, нержавеющую сталь и никелевые сплавы, особенно при высоких скоростях и температурах резания. | |
| Карбид ниобия (NbC) Обладает превосходной стойкостью к окислению и высокотемпературной прочностью, что делает его пригодным для высокоскоростной обработки. | В основном используется в пластинах, предназначенных для высокоскоростной обработки сталей и никелевых сплавов, где выделение тепла является существенной проблемой. | |
| Оксид алюминия (Al2O3) Известен своей превосходной химической стабильностью и износостойкостью, особенно по отношению к абразивным материалам, таким как алюминий и карбид кремния. | Используется в пластинах, специально разработанных для обработки алюминиевых сплавов и других абразивных материалов. | |
| Карбид кремния (SiC) Исключительно твердые и износостойкие, особенно эффективны при работе с абразивными материалами, такими как композиты и керамика. | В основном используется в пластинах для обработки современных материалов, таких как металломатричные композиты (MMC) и армированные волокном пластики (FRP). | |
| Нитрид бора (BN) Обладает превосходной смазывающей способностью и химической стабильностью, что делает его пригодным для обработки липких материалов, склонных к образованию стружки. | Используется в пластинах, предназначенных для обработки труднообрабатываемых материалов, таких как никелевые сплавы, титановые сплавы и магниевые сплавы. |
Технические характеристики, размеры, марки и стандарты
Выбор подходящего твердосплавные обрабатывающие пластины предполагает учет различных факторов, в том числе:
- Размер вставки: Вставки бывают различных стандартных размеров (например, ISO, ANSI), чтобы соответствовать конкретным держателям инструментов и областям применения.
- Класс вставки: Для различных марок пластин используются различные комбинации металлических порошков, чтобы удовлетворить конкретные требования к обработке. Распространенные системы градации включают ISO и собственные системы отдельных производителей.
- Геометрия с режущей кромкой: Геометрия режущей кромки существенно влияет на образование стружки, силы резания и качество обработки поверхности. К распространенным геометриям относятся отрицательные углы наклона, положительные углы наклона и стружколомы.
- Покрытие: Тип покрытия, нанесенного на вставку, может существенно повлиять на ее производительность. К распространенным покрытиям относятся TiN, TiAlN и алмазоподобный углерод (DLC).
Поставщики и ценообразование
Твердосплавные обрабатывающие пластины можно приобрести у широкого круга мировых и региональных поставщиков. Цены варьируются в зависимости от таких факторов, как размер пластины, марка, покрытие и бренд. Вот краткий обзор некоторых известных поставщиков:
- Кеннаметал
- Sandvik Coromant
- Mitsubishi Materials
- Инструмент Sumitomo
- Оскарбида
- Искар
- Уолтер
- Инструменты Seco
Очень важно проконсультироваться с авторитетными поставщиками и воспользоваться их опытом, чтобы выбрать наиболее подходящие пластины для ваших конкретных требований к обработке.
Плюсы и минусы Твердосплавные обрабатывающие пластины
Плюсы:
- Исключительная твердость и износостойкость: Обеспечивает более длительный срок службы инструмента и сокращает время простоя при его замене.
- Повышение эффективности обработки: Позволяет увеличить скорость резания и подачу, что ускоряет производство.
- Превосходная обработка поверхности: Способствует получению высококачественных обработанных деталей с минимальными дефектами поверхности.
- Точность размеров: Поддерживает постоянство размеров инструмента для получения точных результатов обработки.
- Универсальность: Выпускаются в широком диапазоне размеров, марок и геометрии для решения различных задач обработки.
Конс:
- Более высокая первоначальная стоимость: По сравнению с традиционными инструментальными материалами, такими как быстрорежущая сталь, твердосплавные пластины обычно имеют более высокую начальную стоимость.
- Хрупкость: Твердосплавные вставки могут быть подвержены сколам или разрушению при чрезмерных ударных или шоковых нагрузках.
- Необходимость в специализированной оснастке: Твердосплавные пластины требуют совместимых держателей инструмента и оборудования для обработки, разработанного с учетом их специфических характеристик.
ЧАСТО ЗАДАВАЕМЫЕ ВОПРОСЫ
Вопрос: Какие факторы следует учитывать при выборе твердосплавных обрабатывающих пластин?
О: При выборе твердосплавных обрабатывающих пластин следует учитывать несколько факторов, в том числе:
- Материал заготовки: Различные марки пластин предназначены для обработки конкретных материалов, таких как сталь, нержавеющая сталь, алюминий, чугун и т.д.
- Операция обработки: Тип операции обработки (точение, фрезерование, торцевание и т.д.) влияет на геометрию и размер подходящей пластины.
- Скорость резания и подача: При высоких скоростях резания и подаче часто требуются пластины с особыми свойствами, такими как повышенная твердость и износостойкость.
- Условия обработки: На выбор пластины могут влиять такие факторы, как тип СОЖ и наличие прерываний (например, прерывистые резы).
Вопрос: Как долго служат твердосплавные пластины для обработки?
О: Срок службы твердосплавной обрабатывающей пластины существенно зависит от различных факторов, в том числе:
- Материал и твердость заготовки: Обработка более твердых материалов обычно приводит к более быстрому износу пластин.
- Параметры резки: Более высокие скорости резания и подачи обычно приводят к сокращению срока службы пластин.
- Применение охлаждающей жидкости: Правильное применение охлаждающей жидкости может значительно продлить срок службы пластин за счет снижения тепловыделения и сваривания стружки.
- Условия обработки: Такие факторы, как вибрация и чрезмерное отклонение инструмента, могут ускорить износ пластин.
Как правило, твердосплавные пластины могут работать значительно дольше, чем традиционные инструментальные материалы, такие как быстрорежущая сталь, причем некоторые пластины могут работать часами или даже днями в зависимости от условий применения. Однако очень важно следить за износом пластин и своевременно заменять их, чтобы поддерживать оптимальную производительность обработки и избежать возможного повреждения заготовки.
В: Можно ли перерабатывать твердосплавные пластины для обработки?
О: Хотя твердосплавные вставки не так легко поддаются переработке, как некоторые другие материалы, они могут быть переработаны с помощью специальных процессов. Авторитетные производители вставок часто предлагают программы переработки, в рамках которых использованные вставки собираются и перерабатываются в новые вставки или другие изделия из твердого сплава. Переработка не только приносит пользу окружающей среде, сокращая количество отходов, но и позволяет производителям сократить расходы.
Заключение
Твердосплавные обрабатывающие пластины произвели революцию в металлообрабатывающей промышленности, обеспечив исключительную производительность, эффективность и точность. Понимая их характеристики, области применения и факторы выбора, механики могут использовать весь потенциал этих рабочих лошадок для достижения превосходных результатов и повышения общей производительности.
Помните, что выбор подходящей твердосплавной обрабатывающей вставки для ваших конкретных нужд имеет решающее значение. Настоятельно рекомендуется консультироваться с авторитетными поставщиками и опытными механиками, чтобы принять наиболее обоснованное решение для ваших уникальных требований к обработке.
