Modern bilim ve teknolojinin gelişmesiyle birlikte giderek daha fazla yüksek sertliğe sahip mühendislik malzemeleri kullanılırken, geleneksel tornalama teknolojisi bazı yüksek sertlikteki malzemelerin işlenmesini yetersiz veya hiç başaramamaktadır.Kaplamalı karbür, seramik, PCBN ve diğer süper sert takım malzemeleri, yüksek sertlikteki malzemelerin kesilmesi için en temel ön koşulu sağlayan yüksek sıcaklık sertliğine, aşınma direncine ve termokimyasal stabiliteye sahiptir ve üretimde önemli faydalar elde etmiştir.Süper sert takımın kullandığı malzeme, takım yapısı ve geometrik parametreler sert tornalamayı gerçekleştirecek temel unsurlardır.Bu nedenle, süper sert takım malzemesinin nasıl seçileceği ve makul bir takım yapısının ve geometrik parametrelerin nasıl tasarlanacağı, stabil sert tornalama elde etmek için çok önemlidir!
(1) Kaplamalı semente karbür
İyi tokluğa sahip semente karbür takımlara iyi aşınma direncine sahip bir veya daha fazla TiN, TiCN, TiAlN ve Al3O2 katmanı uygulayın ve kaplamanın kalınlığı 2-18 μm'dir.Kaplama genellikle alet alt katmanından ve iş parçası malzemesinden çok daha düşük bir termal iletkenliğe sahiptir, bu da alet alt katmanının termal etkisini zayıflatır;Öte yandan, kesme işlemindeki sürtünmeyi ve yapışmayı etkili bir şekilde iyileştirebilir ve kesme ısısının oluşumunu azaltabilir.
PVD kaplama birçok avantaj gösterse de Al2O3 ve elmas gibi bazı kaplamalar CVD kaplama teknolojisini benimseme eğilimindedir.Al2O3, kesme işlemi sırasında oluşan ısıyı belirli bir aletten ayırabilen, güçlü ısı direnci ve oksidasyon direncine sahip bir tür kaplamadır.CVD kaplama teknolojisi aynı zamanda en iyi kesme etkisini elde etmek ve kesme ihtiyaçlarını karşılamak için çeşitli kaplamaların avantajlarını da entegre edebilir.
Semente karbür takımlarla karşılaştırıldığında, kaplamalı semente karbür takımların mukavemet, sertlik ve aşınma direnci açısından büyük ölçüde gelişmiş olduğu görülmüştür.İş parçasını HRC45~55 sertliğinde döndürürken, düşük maliyetli kaplamalı semente karbür yüksek hızda tornalamayı gerçekleştirebilir.Son yıllarda bazı üreticiler kaplama malzemelerini ve diğer yöntemleri geliştirerek kaplamalı takımların performansını artırdılar.Örneğin, Amerika Birleşik Devletleri ve Japonya'daki bazı üreticiler, HRC47~58 kalıp çeliğini 498,56 m/dak hızla kesebilen, HV4500~4900 kadar yüksek sertliğe sahip kaplamalı bıçaklar üretmek için İsviçre AlTiN kaplama malzemesini ve yeni kaplama patentli teknolojisini kullanıyor. .Tornalama sıcaklığı 1500~1600 °C'ye çıktığında sertlik yine de düşmez ve oksitlenmez.Bıçağın servis ömrü genel kaplamalı bıçağın dört katıdır, maliyeti ise yalnızca %30'dur ve yapışma iyidir.
(2) Seramik malzeme
Bileşiminin, yapısının ve presleme işleminin sürekli iyileştirilmesi, özellikle nanoteknolojinin gelişmesiyle birlikte seramik alet malzemeleri, seramik aletlerin sertleştirilmesini mümkün kılmaktadır.Yakın gelecekte seramik, yüksek hız çeliği ve semente karbürden sonra kesmede üçüncü devrime neden olabilir.Seramik aletler, yüksek sertlik (HRA91~95), yüksek mukavemet (bükülme mukavemeti 750~1000MPa), iyi aşınma direnci, iyi kimyasal stabilite, iyi yapışma direnci, düşük sürtünme katsayısı ve düşük fiyat avantajlarına sahiptir.Sadece bu değil, seramik aletler aynı zamanda 1200 ° C'de HRA80'e ulaşan yüksek sıcaklık sertliğine de sahiptir.
Normal kesme sırasında seramik takım çok yüksek bir dayanıklılığa sahiptir ve kesme hızı semente karbürden 2 ila 5 kat daha yüksek olabilir.Özellikle yüksek sertlikteki malzemelerin işlenmesi, ince işleme ve yüksek hızlı işleme için uygundur.HRC65'e kadar sertlikte çeşitli sertleştirilmiş çelikleri ve sertleştirilmiş dökme demirleri kesebilir.Yaygın olarak kullanılanlar alümina bazlı seramikler, silikon nitrür bazlı seramikler, sermetler ve bıyık sertleştirilmiş seramiklerdir.
Alümina bazlı seramik takımlar semente karbürden daha yüksek kırmızı sertliğe sahiptir.Genel olarak kesici kenar, yüksek hızlı kesme koşulları altında plastik deformasyon üretmez ancak mukavemeti ve tokluğu çok düşüktür.Tokluğunu ve darbe dayanımını arttırmak için ZrO veya TiC ve TiN karışımı eklenebilir.Diğer bir yöntem ise saf metal veya silisyum karbür kılların eklenmesidir.Yüksek kırmızı sertliğe ek olarak silikon nitrür bazlı seramikler aynı zamanda iyi bir tokluğa da sahiptir.Alümina bazlı seramiklerle karşılaştırıldığında dezavantajı, çeliğin işlenmesi sırasında takım aşınmasını ağırlaştıran yüksek sıcaklık difüzyonu üretmenin kolay olmasıdır.Silisyum nitrür bazlı seramikler esas olarak gri dökme demirin aralıklı tornalanması ve frezelenmesinde kullanılır.
Sermet, TiC'nin ana sert faz olduğu (0,5-2 μm) bir tür karbür bazlı malzemedir. Co veya Ti bağlayıcılarla birleştirilirler ve semente karbür takımlara benzerler, ancak düşük afiniteye, iyi sürtünmeye ve iyi özelliklere sahiptirler. aşınma direnci.Geleneksel semente karbürden daha yüksek kesme sıcaklığına dayanabilir, ancak semente karbürün darbe direncinden, ağır kesme sırasındaki tokluktan ve düşük hız ve büyük ilerlemedeki mukavemetten yoksundur.
(3) Kübik bor nitrür (CBN)
CBN, sertlik ve aşınma direnci açısından elmastan sonra ikinci sırada yer alır ve mükemmel yüksek sıcaklık sertliğine sahiptir.Seramikle karşılaştırıldığında ısı direnci ve kimyasal stabilitesi biraz zayıftır, ancak darbe dayanımı ve ezilme önleme performansı daha iyidir.Sertleştirilmiş çeliğin (HRC ≥ 50), perlitik gri dökme demirin, soğutulmuş dökme demirin ve süper alaşımın kesilmesinde yaygın olarak uygulanabilir.Semente karbür takımlarla karşılaştırıldığında kesme hızı bir kat artırılabilir.
Yüksek CBN içeriğine sahip kompozit polikristalin kübik bor nitrür (PCBN) takımı, yüksek sertliğe, iyi aşınma direncine, yüksek basınç dayanımına ve iyi darbe tokluğuna sahiptir.Dezavantajları zayıf termal stabilite ve düşük kimyasal inertliktir.Isıya dayanıklı alaşımların, dökme demirin ve demir bazlı sinterlenmiş metallerin kesilmesi için uygundur.PCBN takımlarındaki CBN parçacıklarının içeriği düşüktür ve bağlayıcı olarak seramik kullanan PCBN takımlarının sertliği düşüktür, ancak eski malzemenin zayıf termal stabilitesini ve düşük kimyasal ataletini telafi eder ve sertleştirilmiş çeliğin kesilmesi için uygundur.
Gri dökme demir ve sertleştirilmiş çelik kesilirken seramik takım veya CBN takım seçilebilir.Bu nedenle hangisinin seçileceğine karar vermek için fayda-maliyet ve işleme kalitesi analizi yapılmalıdır.Kesme sertliği HRC60'tan düşük olduğunda ve küçük ilerleme hızı benimsendiğinde seramik takım daha iyi bir seçimdir.PCBN takımları, özellikle otomatik işleme ve yüksek hassasiyetli işleme için HRC60'tan daha yüksek sertliğe sahip iş parçalarını kesmek için uygundur.Ek olarak, PCBN takımla kesme sonrasında iş parçası yüzeyindeki artık gerilim, aynı yan yüzey aşınması koşulu altında seramik takıma göre nispeten stabildir.
Sertleştirilmiş çeliği kuru kesmek için PCBN takımını kullanırken aşağıdaki ilkelere de uyulmalıdır: kesme alanında üretilen ısının yumuşayabilmesi için, takım tezgahının sertliğinin izin verdiği koşullar altında mümkün olduğunca büyük bir kesme derinliği seçin. Kenarın önündeki metal yerel olarak PCBN takımının aşınmasını etkili bir şekilde azaltabilir.Buna ek olarak, küçük bir kesme derinliği kullanıldığında, PCBN takımının zayıf ısı iletkenliğinin kesme alanındaki ısıyı yaymak için çok geç hale getirebileceği ve kesme alanının da bariz metal yumuşatma etkisi yaratabileceği dikkate alınmalıdır. kesici kenarın aşınması.
2. Süper sert takımların bıçak yapısı ve geometrik parametreleri
Takımın şeklinin ve geometrik parametrelerinin makul şekilde belirlenmesi, takımın kesme performansına tam anlamıyla yer verilmesi açısından çok önemlidir.Takım mukavemeti açısından, yüksekten alçağa çeşitli bıçak şekillerinin takım ucu mukavemeti şöyledir: yuvarlak, 100° elmas, kare, 80° elmas, üçgen, 55° elmas, 35° elmas.Bıçak malzemesi seçildikten sonra mukavemeti en yüksek olan bıçak şekli seçilmelidir.Sert torna bıçakları da mümkün olduğu kadar büyük seçilmeli, kaba işleme dairesel ve geniş uç yay yarıçaplı bıçaklarla yapılmalıdır.Sonlandırma sırasında uç ark yarıçapı yaklaşık 0,8'dir. μ Yaklaşık m.
Sertleştirilmiş çelik talaşlar kırmızı ve yumuşak şeritlerdir, çok kırılgandır, kırılması kolaydır ve bağlayıcı değildir.Sertleştirilmiş çelik kesme yüzeyi yüksek kalitededir ve genellikle talaş birikimi oluşturmaz, ancak kesme kuvveti büyüktür, özellikle radyal kesme kuvveti ana kesme kuvvetinden daha büyüktür.Bu nedenle, aletin negatif bir ön açı (gitme ≥ - 5°) ve geniş bir arka açı (ao=10°~15°) kullanması gerekir.Ana sapma açısı, iş parçasının ve takımın titreşimini azaltmak için genellikle 45°~60° olmak üzere takım tezgahının sertliğine bağlıdır.
Gönderim zamanı: Şubat-24-2023