Твердосплавные заготовки являются необходимым материалом для изготовления режущих инструментов и штампов. В данной статье представлен полный обзор резка твердосплавных заготовокОписаны оборудование, типы, области применения, технические характеристики, поставщики, монтаж, эксплуатация, техническое обслуживание и многое другое.
Обзор процесса резки твердосплавных заготовок
Твердосплавные заготовки - это блоки или стержни из карбида вольфрама, из которых изготавливаются режущие инструменты и штампы. Карбид вольфрама представляет собой чрезвычайно твердый металлический сплав, содержащий вольфрам и углерод. Он известен своей высокой твердостью, износостойкостью, прочностью и вязкостью.
Твердосплавные заготовки позволяют производителям изготавливать режущие инструменты и штампы требуемой формы, размера и характеристик. На специализированном оборудовании заготовки подвергаются резке и шлифовке в соответствии с техническими требованиями. Геометрия, допуски и требования к чистоте поверхности зависят от конечного применения.
Основные сведения о твердосплавных заготовках:
- Изготовлен из сплава карбида вольфрама и кобальта
- Очень твердые, жесткие и износостойкие
- Используются в качестве заготовок для режущих инструментов и штампов
- Формируется в результате операций резки, шлифовки и отделки
- Изготовление на заказ по требуемым техническим характеристикам инструмента
- Обеспечивает оптимальную конструкцию инструмента для конкретного применения
- Поставляются в виде стержней, блоков и различных стандартных размеров
Виды твердосплавных заготовок
Существует несколько типов твердосплавных заготовок в зависимости от состава, качества и конечного применения:
По классу твердого сплава
| Степень твердости | Описание |
|---|---|
| C1/C2 | Основная марка твердого сплава с содержанием кобальта 6-8% |
| C3/C4 | Повышенная износостойкость за счет использования кобальта 6-8% |
| C5/C6 | Высокопроизводительный класс с кобальтом 8-10% |
| C7/C8 | Повышенная износостойкость благодаря кобальту 10-12% |
По качеству
| Качество | Описание |
|---|---|
| Стандарт | Заготовки нормального качества для общего применения |
| Премиум | Высококачественные заготовки для ответственных инструментов |
| Перекристаллизованный | Снятие напряжения и повышение качества заготовок |
По заявке
| Приложение | Пустой тип |
|---|---|
| Режущий инструмент | Твердосплавные стержни |
| Чертежные штампы | Твердосплавные блоки с прецизионной шлифовкой |
| Формовочные штампы | Электроды из графита с электроэрозионной обработкой |
| Пресс-формы для литья под давлением | Твердосплавные вставки, нестандартные формы |
По форме и размерам
- Стержневые заготовки: Круглые, квадратные, прямоугольные, шестигранные и т.д.
- Блочные заготовки: Прямоугольные блоки и специальные формы
- Нестандартные заготовки: Любая требуемая форма или размер
Твердосплавные стержни поставляются стандартных диаметров: 3 мм, 5 мм, 8 мм и т.д. Блоки имеют размеры 20x20 мм, 25x30 мм в зависимости от области применения. Твердосплавные заготовки могут быть изготовлены на заказ по точным размерам.
Области применения твердосплавных заготовок
Твердосплавные заготовки превращаются в готовые режущие инструменты и штампы в различных отраслях промышленности:
Режущий инструмент
- Концевые фрезы
- Сверла
- Расширители
- Заусенцы
- Ножи
- Пилы
- Фрезерные резцы
Металлообработка
- Чертежные штампы
- Формовочные штампы
- Экструзионные фильеры
- Штамповочные головки
Автомобильная промышленность
- Пресс-формы для литья под давлением
- Инструменты для обрезки
Аэрокосмическая промышленность
- Прецизионные режущие инструменты
- Штампы для обрезки композитов
Медицина
- Хирургические инструменты
- Обработка имплантатов
Твердосплавные заготовки позволяют оптимизировать проектирование специализированных режущих инструментов и штампов для этих применений. Заготовки формуются с жесткими допусками и подвергаются чистовой обработке в соответствии с предъявляемыми требованиями.
Как выбрать твердосплавные заготовки
Выбор подходящей твердосплавной заготовки зависит от нескольких факторов:
Степень твердости
Более высокое содержание кобальта повышает износостойкость и вязкость. C7-C8 используется для ответственных инструментов.
Качество
Превосходное качество для прецизионных инструментов. Стандартное качество для общего применения.
Размер и форма
Соотнесите размеры заготовки с размерами готового инструмента. Учесть возможность использования франка.
Толерантность
Заготовки с жестким допуском для плотно прилегающих деталей.
Отделка поверхности
Более тонкая обработка заготовки позволяет снизить необходимость шлифования.
Покрытия
PVD-покрытия на заготовке улучшают характеристики инструмента.
Пакетное тестирование
В первую очередь должны быть протестированы холостые образцы из новой партии.
Репутация поставщика
Надежные поставщики обеспечивают стабильное качество заготовок.
Ценообразование
Сбалансируйте производительность и бюджет. Избегайте очень дешевых заготовок.
Выбор оптимальной марки, допуска, покрытия и уровня качества заготовок имеет большое значение для производительности и срока службы инструмента. Обсудите требования с поставщиками, чтобы выбрать идеальные характеристики заготовок.
Как резать и шлифовать твердосплавные заготовки
Формирование твердосплавных заготовок в готовые инструменты включает в себя несколько процессов обработки:
Резка
- Ленточные пилы
- Абразивные отрезные круги
- Проволочная электроэрозионная обработка
Твердый сплав является хрупким, поэтому используются методы резки с низким напряжением. Проволочная электроэрозионная обработка позволяет получать сложные 2D/3D-формы.
Шлифование
- Шлифование поверхности
- Цилиндрическое шлифование
- Бесцентровое шлифование
- Профильное шлифование
Шлифованием достигаются жесткие допуски и тонкая обработка поверхности заготовок. Применяются алмазные или CBN круги.
Притирка и полировка
- Притирка со свободным абразивом
- Полирование алмазной пастой
При притирке удаляется минимальное количество материала, при этом улучшается качество поверхности.
Лазерная резка
- CO2-лазеры
- Волоконные лазеры
- Прецизионная резка
Лазерная резка - это бесконтактный процесс, подходящий для изготовления небольших сложных деталей из твердого сплава.
Автоматизированное 5-осевое шлифование с ЧПУ с роботизированной загрузкой/выгрузкой позволяет обеспечить высокую производительность обработки твердых сплавов. Выбор метода зависит от формы заготовки, геометрии инструмента, допусков и скорости съема материала.
Оборудование для резки твердосплавных заготовок
Для обработки твердых и хрупких твердосплавных заготовок требуется специализированное оборудование:
Распиловка
| Тип | Описание |
|---|---|
| Ленточные пилы | Биметаллические лезвия минимизируют повреждения |
| Абразивно-отрезные пилы | Используйте колеса с твердым покрытием |
Шлифование
| Тип | Описание |
|---|---|
| Шлифовальный станок для инструментов и резцов | Для концевых фрез, сверл, разверток |
| Цилиндрический шлифовальный станок | Для наружных диаметров |
| Бесцентрово-шлифовальный станок | Для круглых заготовок |
| Поверхностный шлифовальный станок | Для лиц, плеч |
| Шлифовальные станки с электроэрозионным приводом | Для небольших твердых материалов |
Автоматизация
- Инструментальные шлифовальные станки с ЧПУ
- Автоматизированная роботизированная загрузка/выгрузка инструмента
- Конвейерные системы для организации рабочего процесса
Аксессуары
- Прецизионные зажимные приспособления
- Алмазные и КНБ шлифовальные круги
- Системы охлаждения под высоким давлением -Системы очистки и магнитной фильтрации
Обработка твердого сплава требует жесткой и точной конструкции всех компонентов. Также важны демпфирование вибраций и термическая стабильность.
Спецификации и стандарты
Твердосплавные заготовки имеют следующие основные характеристики:
Механические свойства
- Твердость: 88-93 HRA
- Предел прочности при поперечном разрыве: 500-600 ksi
- Прочность на сжатие: 500-700 ksi
Состав
- Размер зерна унитаза: 0,5-15 мкм
- Содержание кобальта: 6-15% по массе
- Углерод: баланс
Допуски
- Диаметр: +/- 0,001″ - 0,005″
- Плоскостность: 0,0002" на дюйм
- Квадратность: < 0.001"
Отделка поверхности
- Шлифованные заготовки: 8-25 мкн Ra
- Спекание: До 250 мкн Ra
Применяемые стандарты
- ISO 513: Классификация и применение твердых режущих материалов
- ASTM B9455M: Стандартная спецификация на заготовки для инструментов из карбида вольфрама
- Национальные стандарты на оснастку и спецификации на инструментальные материалы
Соблюдение жестких требований к составу, механическим свойствам, допускам и качеству обработки поверхности обеспечивает надежность и работоспособность заготовок твердосплавных инструментов в эксплуатации.
Поставщики твердосплавных заготовок
Существует несколько крупных мировых поставщиков, которые производят и поставляют твердосплавные заготовки:
| Поставщик | Описание |
|---|---|
| Kennametal | Ведущий производитель твердосплавных заготовок и инструмента |
| Sandvik | Ведущий производитель изделий из цементированного карбида |
| Ceratizit | Высококачественные фрезерные и токарные пластины из твердого сплава вольфрама |
| Mitsubishi Materials | Поставляет широкий спектр твердосплавных заготовок |
| Гуандун Сянлу Вольфрам | Китайский поставщик вольфрама и цементированного карбида |
| Корпорация Tungaloy | Японский производитель режущего инструмента и твердого сплава |
| Инструмент Rock River | Дистрибьютор твердосплавных заготовок в США |
Ценообразование
- Заготовки твердосплавных стержней: $5 - $40 на дюйм
- Твердосплавные заготовки блоков: $15 - $150 за кубический дюйм
- Премиальные сорта C7-C8 в 2 раза дороже стандартных C2-C4
- Нестандартные заготовки с жесткими допусками стоимостью 20-50% подробнее
При выборе поставщика следует учитывать марку твердого сплава, контроль качества, размерный ряд, сроки изготовления и цены. Такие известные производители, как Kennametal и Sandvik, предлагают высочайшее качество и надежность.
Установка и эксплуатация
При настройке процессов обработки твердосплавных заготовок выполните следующие действия:
Подготовка
- Анализ конструкции инструмента и требуемых размеров заготовок
- Заказывайте бланки с достаточным запасом
- Очистка заготовок для удаления масел, смазки или следов обработки
Настройка
- Установка заготовок в соответствующие приспособления для каждой операции
- Обеспечение стабильности, жесткости и виброизоляции
- Выбор подходящих шлифовальных кругов с связкой
- Настройка скорости, подачи, расхода СОЖ
Первичный контроль
- Визуальный осмотр первых деталей на наличие дефектов
- Проверка критических размеров
- При необходимости скорректировать параметры процесса
- Повторять до тех пор, пока не будут удовлетворены технические требования
Операция
- Выполняйте процесс с достаточным количеством охлаждающей жидкости
- Регулярное протравливание колес для обнажения свежих зерен
- Периодически проверять качество деталей
- Соблюдение графиков технического обслуживания и уборки помещений
Начиная с качественных заготовок, проверенных приспособлений и правильных параметров технологического процесса, обеспечивается бесперебойное производство твердосплавного режущего инструмента. Для поддержания точности необходимо предусмотреть достаточный износ и правку шлифовального круга.
Техническое обслуживание оборудования для обработки твердых сплавов
Эффективное техническое обслуживание является залогом стабильного качества продукции и максимального времени работы при шлифовании твердосплавных заготовок.
Основные мероприятия по техническому обслуживанию:
- Ежедневная уборка оборудования и рабочей зоны
- Контроль концентрации и фильтрации охлаждающей жидкости
- Правка и правка шлифовальных кругов
- Замена изношенных колес и дисков
- Смазка шпинделей, направляющих и подшипников
- Проверка на отсутствие ослабленных креплений и изношенных компонентов
- Контроль износа колес и качества обработки деталей
- Планирование периодических проверок технического обслуживания
- Ведение учета работ по техническому обслуживанию
Основные инструменты для технического обслуживания:
- Прецизионные датчики и измерительные приборы
- Ручные скребки для очистки плоских поверхностей
- Инструменты для алмазной правки
- Рефрактометр охлаждающей жидкости и системы фильтрации
- Ультразвуковая ванна для очистки крепежа
- Комплекты запасного оборудования и смазочные материалы
- Колесные съемники и оправки
Разработать комплексную программу технического обслуживания, включающую ежедневные, еженедельные и ежемесячные действия, чтобы свести к минимуму незапланированные простои. Инвестируйте в высококачественные принадлежности и оснастку для проведения технического обслуживания.
Выбор поставщика твердосплавных заготовок
Выбор правильного поставщика имеет решающее значение для получения высококачественных твердосплавных заготовок, отвечающих требованиям конкретного применения. Вот ключевые факторы, которые необходимо учитывать:
Твердые сплавы
- Диапазон марок твердого сплава (от C2 до C8)
- Градуировка соответствует требованиям к режущему инструменту
- Сертификаты на сортовой состав и размер зерен
Точность размеров
- Жесткие допуски на диаметры и квадратуру
- Прецизионная шлифовка с точностью до деталей
- Возможно изготовление специальных форм на заказ
Отделка поверхности
- Тонкошлифованные заготовки с чистотой обработки 8-25 мкм
- Дополняет требования к чистоте обработки инструмента
- Возможна полировка по заказу
Контроль качества
- Строгие стандарты управления технологическими процессами
- Надежность и повторяемость процессов
- Подтверждение результатов испытаний продукции и SPC
Техническая поддержка
- Экспертиза в области проектирования и изготовления инструмента
- Помощь в выборе оптимальных характеристик заготовок
- Металлургическая лаборатория для анализа отказов
Запасы и сроки выполнения заказа
- Ассортимент стандартных и специальных размеров на складе
- Быстрое выполнение заказов
- Короткие сроки изготовления нестандартных заготовок
Значение
- Конкурентоспособное ценообразование
- Баланс стоимости, качества и доставки
- Ориентация на производительность клиентов
Поиск оптимального сочетания возможностей, качества и цены приводит к продуктивному долгосрочному партнерству с поставщиками твердосплавных заготовок.
Плюсы и минусы твердосплавных заготовок
Преимущества
- Исключительная твердость для обеспечения износостойкости инструмента
- Прочность, позволяющая выдерживать усилия резания
- Индивидуальная настройка под требуемую геометрию инструмента
- Обеспечивает оптимальную конструкцию и характеристики инструмента
- Шлифование до зеркальной поверхности
- Повышение производительности и срока службы инструмента
- Неизменное качество от известных поставщиков
Ограничения
- Хрупкий материал, требующий особого обращения
- Зависит от квалификации оператора при шлифовании
- Чувствительность к вибрации и нестабильности
- Специализированное оборудование, необходимое для обработки
- Премиальные сорта стоят дорого
- Длительное время изготовления изделий нестандартных размеров
Области применения, наиболее подходящие для
- Режущие инструменты для твердых материалов
- Металлические штампы с жесткими допусками
- Прецизионное шлифование и механическая обработка
- Суперфинишная обработка ответственных поверхностей
- Ситуации, требующие длительного срока службы инструмента
Приложения, которых следует избегать
- Сильно прерывистые резы
- Высокие ударные нагрузки при обработке
- Требования к малосерийному инструменту
- Очень крупные режущие инструменты
Твердосплавные заготовки позволяют достичь таких характеристик режущего инструмента и штампов, которые недостижимы при использовании других материалов, например, быстрорежущей стали. Ограничения могут быть сведены к минимуму за счет оптимальной конструкции заготовок и использования передовых методов обработки.
Твердосплавные заготовки - часто задаваемые вопросы
Вопрос: Каков состав заготовок из карбида вольфрама?
О: Твердосплавные заготовки состоят из мелкозернистых частиц карбида вольфрама, скрепленных между собой кобальтом 6-15%. Также могут добавляться небольшие количества других карбидов, например, тантала или титана.
Вопрос: Как изготавливаются твердосплавные заготовки?
О: Процесс порошковой металлургии включает в себя уплотнение, прессование и спекание порошков карбида и кобальта в плотный материал. В результате получается спеченная заготовка, готовая к шлифованию.
Вопрос: Какие допуски достижимы для твердосплавных заготовок?
О: Заготовки могут быть отшлифованы с точными допусками, например ±0,0005″ по диаметру. Но наиболее экономичный диапазон - ±0,001″ - ±0,003″ для стандартных заготовок.
Вопрос: Эффективна ли проволочная электроэрозионная обработка твердого сплава?
О: Да, электроэрозионная обработка проволокой обычно используется для вырезания сложных двумерных профилей или трехмерных полостей в твердосплавных заготовках. Типичным является качество поверхности Ra 25-125 мкм.
Вопрос: Как затачиваются или восстанавливаются твердосплавные заготовки?
О: Твердый сплав не поддается механической заточке. Использованные заготовки выбрасываются. Однако изношенные режущие кромки твердого сплава могут быть повторно обработаны для продления срока службы инструмента.
Вопрос: Можно ли использовать стандартные твердосплавные стержни для изготовления режущего инструмента?
О: Да, твердосплавные стержни стандартных марок могут быть выточены для изготовления концевых фрез, сверл и т.д. Но стойкость инструмента при этом ниже, чем у заказных твердосплавных заготовок высшего качества.
Вопрос: Какие меры предосторожности необходимы при шлифовании твердого сплава?
О: Для шлифования твердых сплавов требуется специализированное оборудование, жесткое крепление, алмазные круги, высокая скорость потока СОЖ, а также круги, одевающиеся во избежание теплового повреждения.
Вопрос: Как следует хранить неиспользованные твердосплавные заготовки?
О: Храните заготовки в чистом, сухом месте, вдали от перепадов температур. Во избежание повреждения заготовок используйте стеллажи, контейнеры или лотки.
Вопрос: Где можно получить помощь в выборе оптимальных технических характеристик твердосплавных заготовок?
Ответ: Обсудите свои требования к инструменту с техническими специалистами ведущих поставщиков твердосплавных заготовок. Они помогут вам выбрать идеальную марку твердого сплава, качество, допуски и покрытие для вашей задачи.
