يتم التعبير عن استهلاك الطاقة في عملية قطع المعادن في شكل قطع الحرارة والاحتكاك. هذه العوامل تجعل الأداة في ظروف تشغيل سيئة ، مع تحميل سطح مرتفع ودرجة حرارة قطع عالية. سبب ارتفاع درجة الحرارة هو أن الشريحة تنزلق على طول الوجه الأمامي للأداة بسرعة عالية ، مما ينتج ضغطًا عاليًا واحتكاكًا قويًا على حافة القطع.

لإطالة عمر الأداة بسرعة قص عالية ، ما هي علامات التآكل التي يجب أن نبقى متيقظين لها؟ 2

انهيار

في عملية التصنيع ، يلتقي القاطع بالنقطة الصعبة في البنية الدقيقة للمكون ، أو يقطع بشكل متقطع ، مما قد يتسبب في تذبذب قوة القطع. لذلك ، تتميز أداة القطع بخصائص مقاومة درجات الحرارة العالية والمتانة العالية ومقاومة التآكل العالية والصلابة العالية.

لإطالة عمر الأداة بسرعة قص عالية ، ما هي علامات التآكل التي يجب أن نبقى متيقظين لها؟ 3

ارتداء الأخدود

في نصف القرن الماضي ، من أجل التحسين المستمر لأداء أدوات القطع ، تم إجراء الكثير من الأعمال البحثية. أحد العوامل الرئيسية التي تؤثر على معدل التآكل لجميع مواد الأدوات تقريبًا هو درجة حرارة القطع التي يتم تحقيقها في عملية التصنيع. لسوء الحظ ، من الصعب تحديد معلمات حساب درجة حرارة القطع ، لكن القياس التجريبي يمكن أن يوفر الأساس للصيغة التجريبية.

بشكل عام ، من المفترض أن يتم تحويل كل الطاقة المتولدة في عملية القطع إلى حرارة قطع ، وسيتم التخلص من 80% من حرارة القطع بواسطة الرقائق

ستتغير القيمة العددية مع بعض العوامل ، وسرعة القطع هي العامل الرئيسي. يتسبب هذا في دخول حوالي 20% من الحرارة إلى الأداة. حتى في حالة قطع الفولاذ منخفض الكربون ، يمكن أن تتجاوز درجة حرارة الأداة 550 ℃ ، وهي أعلى درجة حرارة يمكن أن تتحملها HSS. عند قطع الفولاذ المقوى بأداة CBN ، يمكن أن تتجاوز درجة حرارة الأداة والرقائق 1000 درجة مئوية.

العلاقة بين تآكل الأداة وعمر الأداة

يمكن تقسيم أنماط تآكل الأدوات إلى الفئات التالية:

ارتداء وجه القاطع الخلفي

ارتداء الأخدود

ارتداء الحفرة

طليعة الانهيار

الكراك الساخن

انفجار الفشل

في الوقت الحالي ، لا يوجد تعريف موحد مقبول عالميًا لعمر الأداة في الصناعة. من الضروري تحديد عمر الأداة لمواد قطعة العمل وتقنية القطع. تتمثل إحدى طرق قياس عمر الأداة في تحديد قيمة تآكل قصوى مقبولة للوجه الخلفي ، أي VB أو VBmax.

لإطالة عمر الأداة بسرعة قص عالية ، ما هي علامات التآكل التي يجب أن نبقى متيقظين لها؟ 4

ارتداء وجه القاطع الخلفي

من وجهة نظر رياضية ، يمكن التعبير عن حياة الأداة بالصيغة التالية. توفر صيغة تايلور طريقة حساب تقريبية جيدة للتنبؤ بعمر الأداة.

Vctn = C ، وهو الشكل العام لصيغة تايلور. المعلمات ذات الصلة هي كما يلي:

VC = سرعة القطع

T = أداة الحياة

D = عمق القطع

F = معدل التغذية

يتم تحديد X و y بالتجارب. N و C ثوابت تحددها التجارب أو القيم التجريبية. إنها مختلفة بسبب المواد المختلفة للأدوات ومواد قطعة العمل ومعدلات التغذية.

من الناحية العملية ، من أجل الحد من تآكل الأدوات المفرط والتغلب على درجات الحرارة المرتفعة ، يجب الانتباه إلى ثلاثة عناصر رئيسية: الركيزة والطلاء والمعالجة المتطورة. يرتبط كل عنصر بنجاح أو فشل قطع المعادن. تحدد هذه العناصر الثلاثة ، جنبًا إلى جنب مع شكل أخدود تجعيد الرقائق ونصف قطر الشرائح لطرف الأداة ، المواد القابلة للتطبيق ومناسبات التطبيق لكل أداة. تعمل جميع المعلمات المذكورة أعلاه معًا لضمان العمر الطويل لأداة القطع ، وتعكس في النهاية الاقتصاد وموثوقية المعالجة.

مصفوفة

أدوات كربيد التنجستن مع مقاومة التآكل والمتانة لديها مجموعة واسعة من تطبيقات الآلات. يتحكم موردو الأدوات عادةً في حجم حبيبات WC يتراوح من 0.3 ميكرومتر إلى 5 ميكرومتر لفهم أداء المصفوفة. حجم حبيبات WC له تأثير كبير على أداء قطع الأدوات. كلما كان حجم حبيبات WC أصغر ، كلما كانت الأداة أكثر مقاومة للتآكل ؛ على العكس من ذلك ، كلما كان حجم حبيبات WC أكبر ، كانت صلابة الأداة أفضل. تُستخدم الشفرات المصنوعة من مصفوفة الحبوب فائقة الدقة بشكل أساسي لمعالجة المواد المعالجة في صناعة الطيران ، مثل سبائك التيتانيوم ، وسبائك Inconel ، وسبائك درجة الحرارة العالية ، إلخ.

لإطالة عمر الأداة بسرعة قص عالية ، ما هي علامات التآكل التي يجب أن نبقى متيقظين لها؟ 5

ورم تراكم

بالإضافة إلى ذلك ، يمكن تحسين صلابة المصفوفة بشكل كبير عن طريق ضبط محتوى الكوبالت من 6% إلى 12%. لذلك ، من الضروري فقط ضبط تكوين مادة المصفوفة لتلبية متطلبات الأداة الخاصة بالصلابة ومقاومة التآكل في تطبيق معالجة المعادن.

يمكن تحسين خصائص المصفوفة ليس فقط من خلال الطبقة الغنية بالكوبالت المجاورة للطبقة السطحية ، ولكن أيضًا عن طريق إضافة أنواع أخرى من عناصر السبائك بشكل انتقائي إلى كربيد الأسمنت ، مثل كربيد التيتانيوم (TIC) وكربيد التنتالوم (TAC) ، كربيد الفاناديوم (VC) وكربيد النيوبيوم (NBC). تعمل الطبقة الغنية بالكوبالت على تحسين قوة الطليعة بشكل كبير ، مما يجعل الأداة تتمتع بأداء ممتاز في المعالجة الآلية الخشنة وتطبيقات المعالجة المتقطعة.

لإطالة عمر الأداة بسرعة قص عالية ، ما هي علامات التآكل التي يجب أن نبقى متيقظين لها؟ 6

الكراك الساخن

بالإضافة إلى ذلك ، من أجل مطابقة مادة قطعة العمل وتلبية متطلبات المعالجة المحددة ، يجب مراعاة الخصائص الفيزيائية الخمس التالية عند اختيار المصفوفة المناسبة: صلابة الصدمات ، وقوة الكسر المستعرض ، وقوة الانضغاط ، والصلابة ، وصلابة التأثير الحراري.

طلاء

حاليًا ، تشمل مواد الطلاء السائدة في السوق ما يلي:

نيتريد التيتانيوم (TIN) - عادة طلاء PVD ، له خصائص صلابة عالية ودرجة حرارة عالية لمقاومة الأكسدة.

كربيد نيتريد التيتانيوم (TiCN) - يمكن أن تؤدي إضافة الكربون إلى تحسين الصلابة وخاصية التشحيم الذاتي للطلاء.

نيتريد ألومنيوم التيتانيوم (TiAlN أو AlTiN) - يتكون من طبقة من الألومينا ، يطيل عمر الأداة في التطبيقات ذات درجات حرارة القطع العالية ، خاصة للقطع شبه الجاف / الجاف. بالمقارنة مع طلاء TiAlN ، تكون صلابة سطح الطلاء أعلى بسبب اختلاف نسبة الألومنيوم إلى التيتانيوم. مخطط الطلاء هذا مناسب جدًا لتطبيقات المعالجة عالية السرعة.

نيتريد الكروم (CRN) - مع مزايا الصلابة العالية ومقاومة التآكل العالية ، هو الحل الأول لمقاومة تراكم الرقائق.

الماس (PCD) - يتمتع بأفضل أداء معالجة لمواد السبائك غير الحديدية ، خاصةً لمعالجة الجرافيت ومركب المصفوفة المعدنية وسبائك الألومنيوم عالية السيليكون ومواد الطحن الأخرى. إنها ليست مناسبة لمعالجة الفولاذ على الإطلاق ، لأن التفاعل الكيميائي سيدمر مزيج الطلاء والركيزة.

ارتداء الحفرة

من خلال تحليل تطوير مواد الطلاء ونمو الطلب في السوق في السنوات الأخيرة ، يمكننا أن نرى أن الأدوات المطلية بـ PVD أكثر شيوعًا من الأدوات المطلية بـ CVD. يتراوح سمك طلاء CVD بشكل عام بين 5-15 ميكرون

لإطالة عمر الأداة بسرعة قص عالية ، ما هي علامات التآكل التي يجب أن نبقى متيقظين لها؟ 7

يتراوح سمك طلاء PVD بشكل عام بين 2-6 ميكرومتر. عند تطبيق طلاء CVD على السطح العلوي من الركيزة ، سيتم إنتاج إجهاد الشد في طلاء CVD ، بينما يتم إنتاج إجهاد الضغط في طلاء PVD. هذان العاملان لهما تأثير كبير على حافة القطع ، خاصة على أداء الأداة في القطع المتقطع أو المعالجة المستمرة. إن إضافة عناصر سبيكة جديدة في عملية الطلاء ليست مفيدة فقط لتحسين التصاق الطلاء ، ولكن أيضًا لتحسين خصائص الطلاء.

معالجة الشفرة المتطورة

في كثير من الحالات ، تحدد المعالجة المتطورة (التخميل) نجاح أو فشل المعالجة. يتم تحديد معلمات التخميل من خلال التطبيق المحدد مسبقًا. على سبيل المثال ، تختلف المعالجة المتطورة المطلوبة للتشطيب عالي السرعة للفولاذ تمامًا عن تلك المستخدمة في المعالجة الخشنة.

بشكل عام ، يتطلب الدوران المستمر تخميل حافة القطع ، كما هو الحال مع معظم عمليات طحن الفولاذ والحديد الزهر. بالنسبة للمعالجة المتقطعة الشديدة ، من الضروري زيادة معلمات التخميل أو الشطب السلبي للأرض على حافة القطع.

في المقابل ، عند تصنيع الفولاذ المقاوم للصدأ أو السبائك الفائقة ، من الضروري تخميل الشفرة للحصول على نصف قطر تخميل صغير ، واعتماد حافة قطع حادة ، لأنه عند معالجة مثل هذه المواد ، من السهل إنتاج تراكم الرقائق. وبالمثل ، عند معالجة الألومنيوم ، يلزم أيضًا وجود حافة قطع حادة.

في الهندسة ، تقدم iska مجموعة واسعة من الشفرات بحافة قطع حلزونية ، يتم توزيع ملف تعريفها تدريجياً حول سطح أسطواني على طول المحور. يشبه اتجاه الشفرة الحلزونية الحلزون. تتمثل إحدى مزايا تصميم الحافة اللولبية في جعل عملية القطع سلسة ومفرطة ، وتقليل الثرثرة ، والحصول على تشطيب أعلى للسطح. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن لحافة القطع اللولبية أن تتحمل المزيد من حمل القطع ، مما يقلل من قوة القطع ويزيل المزيد من المعدن في نفس الوقت. ميزة أخرى لأدوات القطع الحلزونية هي أنها تتمتع بعمر أطول للأداة ، لأنها تتمتع بقوة قطع وحرارة أقل.

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *