Cermetové rezné platničky: Vlastnosti a použitie
Cermetové rezné platničky sú kompozitné materiály, ktoré kombinujú keramiku a kov. Vyrábajú sa metódou práškovej metalurgie a ponúkajú jedinečnú kombináciu vlastností, vďaka čomu sú vhodné pre rôzne aplikácie v oblasti obrábania.
Pôvod a vývoj cermetov
Aplikácia cermetu na rezné nástroje sa začala experimentálnym štúdiom zlúčenín TiC v 20. rokoch 20. storočia. V 50. rokoch 20. storočia bol cermet TiC Mo Ni prvýkrát použitý ako nástrojový materiál na vysokorýchlostné presné rezanie ocele. Niektoré vynikajúce vlastnosti cermetu na báze TiC (ako je vysoká tvrdosť, nízka špecifická hmotnosť a chemická stabilita pri vysokej teplote) umožňujú stať sa náhradným materiálom za slinutý karbid na báze WC a pritiahnuť veľkú pozornosť.
V 70. rokoch 20. storočia, aby sa zlepšila húževnatosť cermetu a jeho rezný výkon, ľudia vykonali veľa výskumov a nakoniec vyvinuli cermet na báze TiC TiN s jemnými časticami s dobrou húževnatosťou. Odvtedy sa cermet široko používa pri vývoji nástrojov. Cermetové materiály sú veľmi vhodné na presné obrábanie a obrábanie takmer čistého tvaru. Ich aplikácie sa rozširujú a stali sa základným rezným nástrojovým materiálom. V súčasnosti tento materiál vykazuje vynikajúci rezný výkon pri presnom obrábaní.
Zloženie a výroba
Priemyselné cermetové materiály majú zložité chemické zloženie. Tento nástrojový materiál sa vyrába pridaním sekundárnych karbidov (ako WC, Mo2C, TaC a Co Ni) ako spojiva do matrice TiC TiN. Komercializované cermetové materiály majú vysokú tvrdosť a pevnosť a húževnatosť porovnateľnú so slinutým karbidom.
Vlastnosti cermetových rezných platničiek
Cermetová čepeľ je kompozitný materiál z keramiky a kovu vyrobený metódou práškovej metalurgie, ktorý má nielen húževnatosť, vysokú tepelnú vodivosť a dobrú tepelnú stabilitu kovu, ale má aj vlastnosti vysokej teplotnej odolnosti, odolnosti proti korózii a odolnosti keramiky proti opotrebovaniu.
- Vysoká tvrdosť: Cermety vykazujú vysokú tvrdosť, čo prispieva k ich odolnosti voči opotrebovaniu.
- Dobrá tepelná odolnosť: Samotný cermetový materiál má dobrú tepelnú odolnosť a odolnosť proti opotrebovaniu. Preto v porovnaní s nástrojmi zo slinutého karbidu, ktoré si dokážu zachovať svoj fyzický tvar po dlhú dobu, môžu cermetové nástroje pomerne ľahko udržať ostrosť rezných hrán po dlhú dobu.
- Chemická stabilita: Cermety sú chemicky stabilné pri vysokých teplotách.
- Nízka špecifická hmotnosť: Nízka hustota cermetov prispieva k zníženiu hmotnosti nástrojov.
- Dobrá povrchová úprava: V porovnaní s nástrojmi zo slinutého karbidu je povrch obrobku vyrezaný kovokeramickými nástrojmi hladší.
- Húževnatosť: Na zlepšenie húževnatosti cermetov sa zaviedlo pridávanie prvkov, ako je molybdén (Mo), nitrid titánu (TiN) a iných kovov. To viedlo k vývoju cermetov, ktoré ponúkajú zvýšenú húževnatosť.
Výhody a nevýhody cermetových čepelí
Cermetové doštičky sa dokážu prispôsobiť rezaniu od nízkej rýchlosti po vysokú rýchlosť, s dlhou životnosťou a nízkou cenou. Avšak, majú aj určité obmedzenia.
Výhody:
- Dokáže sa prispôsobiť rezaniu z nízkej rýchlosti na vysokú rýchlosť.
- Dlhá životnosť.
- Kvalita opracovaného povrchu je vysoká.
- Cena je relatívne nízka.
- Môže nahradiť vzácne zdroje volfrámu.
Nevýhody:
- Nedostatočná húževnatosť a slabá odolnosť voči mechanickému nárazu. Cermetové doštičky preto nie sú vhodné na prerušované rezanie, rezanie tvrdých materiálov a rezanie obrobkov s čiernou vrstvou chladu.
- Zlá tepelná vodivosť. Preto majú cermetové doštičky zlú schopnosť zmeny tepelného napätia a sú náchylné na tepelné trhliny, preto nie sú vhodné na rezanie za mokra a rezanie tvrdých materiálov.
Použitie cermetových rezných platničiek
Cermet je vhodný na stredne zaťažené obrábanie, polodokončovanie a dokončovanie rôznych oceľových a železných odliatkov. Keď je hĺbka rezu (ap) menšia ako 2,5 mm, posuv na otáčku (fn) je menší ako 0,25 mm/ra posuv na zub (fz) je menší ako 0 .20 mm/zub, cermetový nástroj má vynikajúci rezný výkon.
Cermet môže byť použitý na obrábanie rôznych oceľových materiálov (ako je uhlíková oceľ, legovaná oceľ, nízkouhlíková oceľ, liatina, liatina atď.), ako aj niektoré spôsoby spracovania (ako sú sústruženie, frézovanie a frézovanie na konci). Vzhľadom na svoje materiálové vlastnosti je cermet veľmi vhodný na vysokorýchlostné rezanie a nie je ľahké vytvárať nánosy triesok, čo používateľom zabezpečí veľmi presné výsledky spracovania.
Doteraz sa cermet široko používal na spracovanie rôznych oceľových dielov a v posledných rokoch sa stal nástrojovým materiálom na presné rezanie liatiny a tvárnej liatiny. Pri obrábaní liatiny je ľahké vytvárať vysokofrekvenčné vibrácie a ich vedľajším účinkom je tvorba prasknutých triesok, pretože vysokofrekvenčné vibrácie spôsobia zrútenie alebo poškodenie kovovej keramickej reznej hrany. Dnešné cermetové triedy však boli kalené a zosilnené a ich húževnatosť a pevnosť sú dostatočné na udržanie stability reznej hrany pri obrábaní liatiny.
Okrem toho môže cermet poskytnúť stabilnú životnosť nástroja a dobrú povrchovú úpravu, či už sa používa na rezanie bežných materiálov obrobkov, alebo na spracovanie rôznych legovaných ocelí a kalených ocelí s tvrdosťou nižšou ako HRC45. S vývojovým trendom súčasného rezania sa ekonomická realizovateľnosť a vysokorýchlostné rezanie stávajú čoraz dôležitejšími. Pri reznej rýchlosti približne 500 m/min. sa životnosť cermetových nástrojov môže zvýšiť o viac ako 15 minút a životnosť nástroja je vyváženejšia.
WC je hlavnou zložkou slinutého karbidu a považuje sa za strategickú surovinu. S prudkým nárastom globálnej ceny volfrámu ako nástrojového materiálu, ktorý môže čiastočne nahradiť slinutý karbid, sa metalokeramike dostáva čoraz viac pozornosti.
Typy cermetových fréz
Cermetové nástroje možno rozdeliť na oxidové a karbidové:
1. Cermet na báze oxidu
Je založený na oxide hlinitom, zirkóni, magnézii, oxide berýliu atď. a je zmiešaný s kovovým volfrámom, chrómom alebo kobaltom. Vyznačuje sa vysokou teplotnou odolnosťou, chemickou odolnosťou proti korózii, dobrou tepelnou vodivosťou a vysokou mechanickou pevnosťou a môže byť použitý ako dýzy striel, tégliky na tavenie kovov a nástroje na rezanie kovov.
2. Cermet na báze karbidu
S karbidom titánu, karbidom kremíka, karbidom volfrámu, atď. ako matricou, je zmiešaný s kovmi, ako je kobalt, nikel, chróm, volfrám, molybdén atď. Vyznačuje sa vysokou tvrdosťou, vysokou odolnosťou proti opotrebovaniu, vysokou teplotnou odolnosťou, atď. Používa sa na výrobu rezných nástrojov, vysokoteplotných ložísk, tesniacich krúžkov, súprav na zachytávanie drôtu a lopatiek turbín.
3. Cermet na báze nitridov
S nitridom titánu, nitridom bóru, nitridom kremíka a nitridom tantalu ako matricou má supertvrdosť, tepelnú odolnosť voči vibráciám a dobré tečenie pri vysokej teplote a menej sa používa.
4. Cermet na báze boridu
Skladá sa z boridu titánu, boridu tantalu, boridu vanádu, boridu chrómu, boridu zirkónia, boridu volfrámu, boridu molybdénu, boridu nióbu, boridu hafnia atď., a je zmiešaný s niektorými kovovými materiálmi.
5. Cermet na báze silicidu
Vyrába sa silicid mangánu, silicid železa, silicid kobaltu, silicid niklu, silicid titánu, silicid zirkónia, silicid nióbu, silicid vanádu, silicid nióbu, silicid tantalu, silicid molybdénu, silicid wolfrámu, silicid bária atď.
Správny výber cermetovej čepele
Pri obrábaní musia používatelia starostlivo vyberať vhodné metalokeramické doštičky, pretože ich charakteristiky obrábania sú značne odlišné od vlastností potiahnutých slinutých karbidov. Na rozdiel od povlakovaných slinutých karbidov nie sú cermety vhodné na hrubé obrábanie. Keď je trieska veľká, strihový účinok a rezný odpor sa výrazne zmenia. Tento nepretržitý náraz spôsobí, že veľkosť obrábania prekročí toleranciu a nakoniec povedie k zlomeniu nástroja.
Okrem toho pri veľkom hlbokom rezaní náraz veľkých valčekov triesok na zadnú časť nástroja zhorší opotrebovanie ryhy, čím sa poškodí kovový keramický nástroj. Pri rezaní ťažko obrobiteľných materiálov (ako je niklový základ, železný základ a žiaruvzdorné zliatiny na báze kobaltu) je pravdepodobnejšie, že dôjde k tomuto vážnemu ryhovaniu. Preto kovokeramické nástroje nie sú vhodné na rezanie ťažko obrobiteľných materiálov. Z tohto dôvodu sú povlakované karbidové nástroje vhodnejšie na rezanie ťažko obrobiteľných materiálov a hrubé obrábanie ako cermetové nástroje.
Tabuľka 1 porovnáva životnosť nástroja a úber triesky slinutého karbidu, potiahnutého slinutého karbidu a cermetu pri sústružení uhlíkovej ocele. Je vidieť, že vysokorýchlostné rezanie má lepšiu hospodárnosť vďaka väčšiemu úberu triesok.
| Materiál nástroja | Životnosť nástroja (min) | Úber triesky (cm³/min) |
|---|---|---|
| Slinutý karbid | 5 | 10 |
| Potiahnutý slinutý karbid | 8 | 15 |
| Cermet | 12 | 20 |
tags: #rezne #platnicky #z #cermetov #vlastnosti #použitie
