Przewodnik po wyborze narzędzi skrawających z węglików spiekanych według materiału i zastosowania

Węglik, znany również jako stal wolframowa, stał się niezbędnym materiałem w nowoczesnej produkcji, odgrywając kluczową rolę w zastosowaniach związanych z obróbką skrawaniem. Wyjątkowa twardość, wytrzymałość, odporność na zużycie i działanie w wysokich temperaturach sprawiają, że idealnie nadaje się do obróbki różnych metali, niemetali i materiałów kompozytowych. Jednak przy dużej liczbie narzędzi węglikowych dostępnych na rynku wybór odpowiedniego typu w oparciu o konkretne materiały przedmiotu obrabianego, techniki przetwarzania i warunki wyposażenia ma kluczowe znaczenie dla poprawy wydajności obróbki, zmniejszenia kosztów produkcji i zapewnienia jakości produktu.

Węglik nie jest pojedynczym materiałem metalicznym, ale raczej kompozytem utworzonym w wyniku spiekania metodą metalurgii proszków, składającym się z ogniotrwałych węglików metali o wysokiej twardości (głównie węglika wolframu WC) jako osnowy i spoiw metalicznych (głównie kobaltu Co) jako fazy wiążącej. Ta wyjątkowa mikrostruktura nadaje węglikowi wyjątkowe właściwości makroskopowe.

Mikrostruktura węglika składa się głównie z dwóch faz:

• Faza trudna:Głównie cząstki węglika wolframu (WC) o ekstremalnej twardości (HV1600-2000), stanowiące główne źródło wysokiej twardości i odporności węglika na zużycie. Rozmiar, kształt, rozmieszczenie i wielkość ziaren cząstek WC znacząco wpływają na działanie węglika.
• Faza wiążąca:Przede wszystkim kobalt (Co), który wiąże ze sobą cząsteczki WC, zapewniając węglikowi pewną wytrzymałość i wytrzymałość. Zawartość, rozmieszczenie i wielkość ziaren kobaltu mają krytyczny wpływ na właściwości węglika.

Kluczowe właściwości makroskopowe obejmują:

• Wyjątkowa twardość (HRA86-93)
• Wysoka wytrzymałość (wytrzymałość na zginanie 1000-4000MPa)
• Znakomita odporność na zużycie
• Dobra odporność na ciepło i twardość czerwona
• Stosunkowo niska wytrzymałość (podatność na kruche pękanie)

Produkcja obejmuje kilka kluczowych etapów:

Metody obejmują nawęglanie, redukcję, mielenie kulowe i suszenie rozpyłowe w celu zapewnienia czystości i jednorodności.

Precyzyjne ważenie i dokładne wymieszanie składników gwarantuje równomierne rozprowadzenie.

Formowanie zielonych wyprasek metodami takimi jak prasowanie matrycowe, prasowanie izostatyczne lub formowanie wtryskowe.

Spiekanie w wysokiej temperaturze (1300-1500°C) w atmosferze ochronnej w celu wytworzenia gęstego węglika.

Szlifowanie, polerowanie i powlekanie w celu poprawy jakości powierzchni i dokładności wymiarowej.

• WC-Co (do żeliwa/metali nieżelaznych)
• WC-TiC-Co (do stali)
• WC-TiC-TaC-Co (do materiałów trudnoobrabialnych)

• Bardzo drobne ziarno (<0,8 μm)
• Drobnoziarniste (0,8-1,5μm)
• Średnioziarnisty (1,5-2,5μm)
• Grube ziarno (>2,5μm)

• Narzędzia tnące
• Narzędzia górnicze
• Formy
• Części odporne na zużycie

• Klasa P (stal)
• Klasa M (stal nierdzewna)
• Klasa K (żeliwo)
• Klasa N (metale nieżelazne)
• Klasa S (stopy żaroodporne)
• Klasa H (materiały hartowane)

Różne materiały wymagają określonych gatunków i geometrii węglików.

Czynniki takie jak prędkość skrawania, prędkość posuwu, głębokość skrawania i użycie chłodziwa wpływają na wybór narzędzia.

Właściwy kąt natarcia, kąt przyłożenia i konstrukcja krawędzi skrawającej optymalizują wydajność.

Powłoki TiN, TiCN, Al2O3 i DLC zwiększają trwałość narzędzi w określonych zastosowaniach.

Zalecane narzędzia WC-TiC-Co w gatunkach klasy P.

Preferowane narzędzia WC-TiC-Co z dodatkiem TaC w gatunkach klasy M.

Najbardziej odpowiednie są narzędzia WC-Co w gatunkach klasy K.

Najlepsze rezultaty zapewniają polerowane narzędzia WC-Co w gatunkach klasy N.

Wymagane są specjalne narzędzia modyfikowane stopami w gatunkach klasy S.

Prawidłowe czyszczenie, przechowywanie, ostrzenie i konserwacja powłoki wydłużają żywotność narzędzia.

Rozwój obejmuje struktury o bardzo drobnych ziarnach, zastosowania nanotechnologii, materiały kompozytowe, inteligentne narzędzia i produkcję przyjazną dla środowiska.

Ten kompleksowy przewodnik zapewnia inżynierom i technikom profesjonalne kryteria wyboru narzędzi węglikowych do różnych zastosowań. Właściwy dobór narzędzi znacznie zwiększa efektywność obróbki przy jednoczesnej redukcji kosztów. W miarę postępu technologicznego narzędzia węglikowe będą nadal ewoluować, aby sprostać wymaganiom produkcyjnym.