Razvojem savremene nauke i tehnologije sve se više koristi inženjerski materijal visoke tvrdoće, dok tradicionalna tehnologija struganja nije kompetentna ili se uopšte ne može postići prerada nekih materijala visoke tvrdoće.Obloženi karbid, keramika, PCBN i drugi supertvrdi alatni materijali imaju visoku temperaturnu tvrdoću, otpornost na habanje i termohemijsku stabilnost, koji predstavljaju najosnovniji preduslov za rezanje materijala visoke tvrdoće, a postigli su značajne prednosti u proizvodnji.Materijal koji koristi supertvrdi alat i njegova struktura alata i geometrijski parametri su osnovni elementi za realizaciju tvrdog tokarenja.Stoga je kako odabrati supertvrdi materijal alata i dizajnirati razumnu strukturu alata i geometrijske parametre od ključnog značaja za postizanje stabilnog tvrdog tokarenja!
(1) Obloženi cementni karbid
Nanesite jedan ili više slojeva TiN, TiCN, TiAlN i Al3O2 sa dobrom otpornošću na habanje na alate od cementnog karbida dobre žilavosti, a debljina premaza je 2-18 μm.Premaz obično ima mnogo nižu toplotnu provodljivost od podloge alata i materijala obratka, što slabi toplotni efekat podloge alata;S druge strane, može efikasno poboljšati trenje i prianjanje u procesu rezanja i smanjiti stvaranje topline rezanja.
Iako PVD premaz pokazuje mnoge prednosti, neki premazi kao što su Al2O3 i dijamant imaju tendenciju usvajanja tehnologije CVD premaza.Al2O3 je vrsta premaza sa jakom otpornošću na toplinu i otpornošću na oksidaciju, koja može odvojiti toplinu nastalu rezanjem od specifičnog alata.CVD tehnologija premaza također može integrirati prednosti različitih premaza kako bi se postigao najbolji učinak rezanja i zadovoljile potrebe rezanja.
U poređenju sa alatima od cementnog karbida, alati od obloženog cementnog karbida su značajno poboljšali snagu, tvrdoću i otpornost na habanje.Prilikom okretanja radnog komada tvrdoće HRC45~55, jeftini obloženi cementni karbid može ostvariti velike brzine struganja.Posljednjih godina, neki proizvođači su poboljšali performanse obloženih alata poboljšavajući materijale za premazivanje i druge metode.Na primjer, neki proizvođači u Sjedinjenim Državama i Japanu koriste švicarski AlTiN materijal za oblaganje i novu patentiranu tehnologiju premaza za proizvodnju obloženih oštrica tvrdoće do HV4500~4900, koje mogu rezati čelik HRC47~58 brzinom od 498,56m/min. .Kada je temperatura okretanja do 1500~1600 °C, tvrdoća se i dalje ne smanjuje i ne oksidira.Vijek trajanja oštrice je četiri puta veći od uobičajenog premazanog sečiva, dok je cijena samo 30%, a prianjanje je dobro.
(2) Keramički materijal
Uz kontinuirano poboljšanje sastava, strukture i procesa presovanja, posebno razvojem nanotehnologije, keramički alatni materijali omogućavaju kaljenje keramičkih alata.U bliskoj budućnosti, keramika bi mogla izazvati treću revoluciju u rezanju nakon brzoreznog čelika i cementiranog karbida.Keramički alati imaju prednosti visoke tvrdoće (HRA91~95), visoke čvrstoće (snaga na savijanje 750~1000MPa), dobre otpornosti na habanje, dobre hemijske stabilnosti, dobre otpornosti na prianjanje, niskog koeficijenta trenja i niske cijene.I ne samo to, keramički alati imaju i visoku tvrdoću na visokim temperaturama, koja dostiže HRA80 na 1200°C.
Tokom normalnog rezanja, keramički alat ima vrlo visoku izdržljivost, a njegova brzina rezanja može biti 2-5 puta veća od one kod cementiranog karbida.Posebno je pogodan za obradu materijala visoke tvrdoće, završnu obradu i obradu velikom brzinom.Može da seče razni kaljeni čelik i kaljeno liveno gvožđe tvrdoće do HRC65.Uobičajeno se koristi keramika na bazi glinice, keramika na bazi silicijum nitrida, kermet i keramika ojačana viskom.
Keramički alati na bazi glinice imaju veću crvenu tvrdoću od cementiranog karbida.Općenito, rezna ivica neće proizvesti plastičnu deformaciju u uvjetima velike brzine rezanja, ali su njena čvrstoća i žilavost vrlo niske.Kako bi se poboljšala njegova žilavost i otpornost na udar, može se dodati mješavina ZrO ili TiC i TiN.Druga metoda je dodavanje brkova od čistog metala ili silicijum karbida.Osim visoke tvrdoće crvene boje, keramika na bazi silicijum nitrida takođe ima dobru žilavost.U poređenju sa keramikom na bazi glinice, njen nedostatak je što je lako proizvesti visokotemperaturnu difuziju prilikom obrade čelika, što pogoršava habanje alata.Keramika na bazi silicijum nitrida uglavnom se koristi za povremeno struganje i glodanje sivog liva.
Kermet je vrsta materijala na bazi karbida, u kojoj je TiC glavna tvrda faza (0,5-2 μm). Kombinovani su sa Co ili Ti vezivima i slični su alatima od cementnog karbida, ali imaju nizak afinitet, dobro trenje i dobro otpornost na habanje.Može izdržati višu temperaturu rezanja od konvencionalnog cementnog karbida, ali mu nedostaje otpornost na udarce cementiranog karbida, žilavost tokom teškog rezanja i čvrstoća pri maloj brzini i velikom pomaku.
(3) Kubni bor nitrid (CBN)
CBN je drugi nakon dijamanta po tvrdoći i otpornosti na habanje i ima odličnu tvrdoću na visokim temperaturama.U poređenju sa keramikom, njena otpornost na toplotu i hemijska stabilnost su malo slabije, ali su njena udarna čvrstoća i performanse protiv gnječenja bolji.Široko je primjenjiv za rezanje kaljenog čelika (HRC ≥ 50), perlitnog sivog lijeva, rashlađenog lijeva i superlegura.U poređenju sa alatima od cementnog karbida, njegova brzina rezanja može se povećati za jedan red veličine.
Kompozitni polikristalni kubni bor nitrid (PCBN) alat sa visokim sadržajem CBN ima visoku tvrdoću, dobru otpornost na habanje, visoku čvrstoću na pritisak i dobru žilavost na udar.Njegovi nedostaci su loša termička stabilnost i niska hemijska inertnost.Pogodan je za rezanje legura otpornih na toplotu, livenog gvožđa i sinterovanih metala na bazi gvožđa.Sadržaj CBN čestica u PCBN alatima je nizak, a tvrdoća PCBN alata koji koriste keramiku kao vezivo je niska, ali nadoknađuje lošu termičku stabilnost i nisku hemijsku inerciju prethodnog materijala, te je pogodan za rezanje kaljenog čelika.
Prilikom rezanja sivog liva i kaljenog čelika može se odabrati keramički alat ili CBN alat.Iz tog razloga, treba izvršiti analizu troškova i koristi i kvaliteta obrade kako bi se odredilo koji odabir.Kada je tvrdoća rezanja niža od HRC60 i usvojena je mala brzina pomaka, keramički alat je bolji izbor.PCBN alati su pogodni za rezanje radnih komada tvrdoće veće od HRC60, posebno za automatsku obradu i preciznu obradu.Osim toga, zaostalo naprezanje na površini obratka nakon rezanja PCBN alatom je također relativno stabilno nego kod keramičkog alata pod uvjetom istog bočnog trošenja.
Kada koristite PCBN alat za suvo rezanje kaljenog čelika, treba se pridržavati i sljedećih principa: odaberite što je moguće veću dubinu rezanja pod uvjetom da to dozvoljava krutost alatne mašine, tako da toplina stvorena u području rezanja može omekšati metal na prednjoj strani ivice lokalno, što može efikasno smanjiti habanje PCBN alata.Osim toga, kada koristite malu dubinu rezanja, također treba uzeti u obzir da loša toplinska provodljivost PCBN alata može učiniti da se toplina u području rezanja prekasno rasprši, a područje smicanja također može proizvesti očigledan efekat omekšavanja metala, Smanjite habanje rezne ivice.
2. Struktura oštrice i geometrijski parametri supertvrdih alata
Razumno određivanje oblika i geometrijskih parametara alata je veoma važno kako bi se pružila puna igra performansama rezanja alata.Što se tiče jačine alata, čvrstoća vrha alata različitih oblika sečiva od visokih do niskih je: okrugla, 100° dijamant, kvadratna, 80° dijamant, trougao, 55° dijamant, 35° dijamant.Nakon što je odabran materijal oštrice, odabire se oblik oštrice s najvećom čvrstoćom.Tvrde oštrice za okretanje također treba odabrati što veće, a grubu obradu treba raditi s kružnim i oštrim polumjerom luka sa velikim vrhom.Polumjer luka vrha je oko 0,8 pri završnoj obradi μ Oko m.
Očvrsli čelični čips su crvene i meke trake, velike lomljivosti, lako se lome i ne vezuju.Rezna površina od kaljenog čelika je visokog kvaliteta i općenito ne stvara nakupljanje strugotine, ali je sila rezanja velika, posebno radijalna sila rezanja je veća od glavne sile rezanja.Stoga, alat treba da koristi negativan prednji ugao (idi ≥ - 5°) i veliki zadnji ugao (ao=10°~15°).Glavni ugao otklona ovisi o krutosti alatne mašine, općenito 45 °~60 °, kako bi se smanjilo klepetanje radnog komada i alata.
Vrijeme objave: Feb-24-2023