5 Arten von Werkzeugmaterialien, aus denen Sie auswählen können

Werkzeugmaterialien sollten eine grundlegende Leistung haben

Die Auswahl der Werkzeugmaterialien hat einen großen Einfluss auf die Standzeit, die Bearbeitungseffizienz, die Bearbeitungsqualität und die Bearbeitungskosten. Das Werkzeug muss beim Schneiden hohem Druck, hoher Temperatur, Reibung, Stößen und Vibrationen standhalten. Daher sollte das Werkzeugmaterial die folgenden grundlegenden Eigenschaften aufweisen:

(1) Härte und Verschleißfestigkeit. Die Härte des Werkzeugmaterials muss höher sein als die Härte des Werkstückmaterials, die im Allgemeinen über 60 HRC liegen muss. Je höher die Härte des Werkzeugmaterials ist, desto besser ist die Verschleißfestigkeit.

(2) Festigkeit und Zähigkeit. Werkzeugmaterialien sollten eine hohe Festigkeit und Zähigkeit aufweisen, um Schnittkräften, Stößen und Vibrationen standzuhalten und Sprödbruch und Abplatzen des Werkzeugs zu verhindern.

(3) Hitzebeständigkeit. Das Werkzeugmaterial hat eine gute Wärmebeständigkeit, hält hohen Schnitttemperaturen stand und weist eine gute Oxidationsbeständigkeit auf.

(4) Prozessleistung und Wirtschaftlichkeit. Das Werkzeugmaterial sollte eine gute Schmiedeleistung, Wärmebehandlungsleistung, Schweißleistung, Schleifleistung usw. aufweisen und eine hohe Leistung und ein hohes Preisverhältnis aufweisen.

Diamantwerkzeugmaterialien

Arten, Eigenschaften und Eigenschaften von Diamantwerkzeugmaterialien und Werkzeuganwendungen

Diamant ist ein Isomer von Kohlenstoff, dem härtesten Material, das jemals in der Natur gefunden wurde. Diamantwerkzeuge weisen eine hohe Härte, eine hohe Verschleißfestigkeit und eine hohe Wärmeleitfähigkeit auf und werden häufig bei der Verarbeitung von Nichteisenmetallen und nichtmetallischen Materialien verwendet. Insbesondere bei der Hochgeschwindigkeitsbearbeitung von Aluminium- und Silizium-Aluminium-Legierungen ist es schwierig, Diamantwerkzeuge als Haupttypen von Schneidwerkzeugen zu ersetzen. Diamantwerkzeuge, die einen hohen Wirkungsgrad, eine hohe Stabilität und eine lange Lebensdauer erreichen können, sind unverzichtbare Werkzeuge in der modernen CNC-Bearbeitung.

• Arten von Diamantwerkzeugen
• Natürlicher Diamantschneider: Natürlicher Diamant wird seit Hunderten von Jahren als Schneidwerkzeug verwendet. Der natürliche Einkristall-Diamantschneider wurde fein geschliffen und die Kante kann scharf geschärft werden. Der Radius der Schneidkante kann 0,002 μm erreichen, wodurch ein ultradünnes Schneiden erreicht werden kann. Die extrem hohe Präzision des Werkstücks und die extrem geringe Oberflächenrauheit sind anerkannte, ideale und unersetzbare hochpräzise Bearbeitungswerkzeuge.
• PCD-Diamantwerkzeug: Natürlicher Diamant ist teuer, Diamant wird häufig beim Schneiden oder bei polykristallinem Diamant (PCD) verwendet. Seit den frühen 1970er Jahren wurde polykristalliner Diamant (Polycrystauinediamond, PCD-Klinge) erfolgreich nach Hochtemperatur- und Hochdrucksynthesetechnologie entwickelt. In vielen Fällen wurden natürliche Diamantwerkzeuge durch synthetischen polykristallinen Diamanten ersetzt. PCD-Rohstoffe sind reichlich vorhanden, und der Preis beträgt nur ein Zehntel bis ein Zehntel des Preises von natürlichem Diamant.

PCD-Fräser können keine extrem scharfen Kanten schleifen, und die Oberflächenqualität des bearbeiteten Werkstücks ist nicht so gut wie bei natürlichem Diamant. In der Industrie ist es nicht einfach, PCD-Einsätze mit Spanbrechern herzustellen. Daher kann PCD nur zum Feinschneiden von Nichteisenmetallen und Nichtmetallen verwendet werden, und es ist schwierig, ein hochpräzises Spiegelschneiden zu erreichen.

• CVD Diamond Tools: Seit den späten 1970er bis frühen 1980er Jahren ist die CVD Diamond Technology in Japan aufgetaucht. CVD-Diamant bezieht sich auf die Synthese eines Diamantfilms auf einem heterogenen Substrat (wie z. B. Hartmetall, Keramik usw.) durch chemische Gasphasenabscheidung (CVD). Der CVD-Diamant hat genau die gleiche Struktur und Eigenschaften wie natürlicher Diamant.

Die Leistung von CVD-Diamant kommt der von natürlichem Diamant sehr nahe und hat die Vorteile von natürlichem Einkristalldiamant und polykristallinem Diamant (PCD) und überwindet in gewissem Maße deren Mängel.

(2) Leistungsmerkmale von Diamantwerkzeugen:

• Extrem hohe Härte und Verschleißfestigkeit: Natürlicher Diamant ist die härteste Substanz in der Natur. Diamant hat eine sehr hohe Verschleißfestigkeit. Bei der Bearbeitung von Materialien mit hoher Härte beträgt die Lebensdauer von Diamantwerkzeugen das 10- bis 100-fache oder sogar das Hundertfache der Lebensdauer von Hartmetallwerkzeugen.
• hat einen sehr niedrigen Reibungskoeffizienten: Der Reibungskoeffizient zwischen Diamant und einigen Nichteisenmetallen ist niedriger als bei anderen Werkzeugen, der Reibungskoeffizient ist niedrig, die Verformung während der Verarbeitung ist gering und die Schnittkraft kann verringert werden.
• Die Schneide ist sehr scharf: Die Schneide des Diamantwerkzeugs kann scharf geschärft werden, und das natürliche Einkristall-Diamantwerkzeug kann für ultradünnes Schneiden und hochpräzise Bearbeitung bis zu 0,002 ~ 0,008 μm betragen.
• Es hat eine hohe Wärmeleitfähigkeit: Diamant hat eine hohe Wärmeleitfähigkeit und Wärmeleitfähigkeit, Schneidwärme ist leicht abzuleiten und die Schneidetemperatur des Werkzeugs ist niedrig.
• hat einen niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten: Diamant hat einen Wärmeausdehnungskoeffizienten, der um ein Vielfaches kleiner ist als der von Hartmetall, und die durch Schneidwärme verursachte Änderung der Werkzeuggröße ist gering, was besonders wichtig für die Präzisions- und Ultrapräzisionsbearbeitung mit hohen Abmessungen ist Richtigkeit.

(3) Anwendung von Diamantwerkzeugen.

Diamantwerkzeuge werden zum Feinschneiden und Bohren von Nichteisen- und Nichtmetallwerkstoffen bei hohen Geschwindigkeiten verwendet. Geeignet für die Verarbeitung aller Arten von verschleißfestem Nichtmetall, wie z. B. GFK-Pulvermetallurgie-Rohling, Keramikmaterialien usw.; verschiedene verschleißfeste Nichteisenmetalle, wie verschiedene Silizium-Aluminium-Legierungen; verschiedene Nichteisenmetallveredelungen.

Der Nachteil von Diamantschneidern ist, dass die thermische Stabilität schlecht ist. Wenn die Schnitttemperatur 700 ° C ~ 800 ° C überschreitet, verliert es vollständig seine Härte; Darüber hinaus ist es nicht zum Schneiden von Eisenmetallen geeignet, da Diamant (Kohlenstoff) bei hohen Temperaturen leicht zu bügeln ist. Das Atom wandelt Kohlenstoffatome in eine Graphitstruktur um und das Werkzeug ist äußerst zerbrechlich.

kubische Bornitrid-Werkzeugmaterialien

Das zweite superharte Material, kubisches Bornitrid (CBN), das nach einem dem Diamantherstellungsverfahren ähnlichen Verfahren synthetisiert wird, ist in Bezug auf Härte und Wärmeleitfähigkeit nach Diamant das zweitwichtigste und weist eine ausgezeichnete thermische Stabilität auf. Es wird in der Atmosphäre auf 10.000 ° C erhitzt. Es tritt keine Oxidation auf. CBN hat extrem stabile chemische Eigenschaften für Eisenmetalle und kann in großem Umfang bei der Verarbeitung von Stahlprodukten eingesetzt werden.

(1) Arten von kubischen Bornitridwerkzeugen

Kubisches Bornitrid (CBN) ist eine Substanz, die in der Natur nicht vorkommt. Es hat einen Einkristall und einen Polykristall, nämlich CBN-Einkristall und polykristallines kubisches Bornitrid (PCBN). CBN ist eines der Isomere von Bornitrid (BN) und hat eine ähnliche Struktur wie Diamant.

PCBN (polykristallines kubisches Bornitrid) ist ein polykristallines Material, bei dem feine CBN-Materialien durch eine Bindungsphase (TiC, TiN, Al, Ti usw.) unter hoher Temperatur und hohem Druck miteinander gesintert werden. Diamantwerkzeugmaterial, das zusammen als superhartes Werkzeugmaterial bezeichnet wird. PCBN wird hauptsächlich zur Herstellung von Werkzeugen oder anderen Werkzeugen verwendet.

PCBN-Werkzeuge können in integrierte PCBN-Einsätze und mit Hartmetall gesinterte PCBN-Verbundeinsätze unterteilt werden.

Die PCBN-Verbundklinge wird durch Sintern einer Schicht aus 0,5 bis 1,0 mm dickem PCBN auf Hartmetall mit guter Festigkeit und Zähigkeit hergestellt. Seine Leistung hat eine gute Zähigkeit und eine hohe Härte und Verschleißfestigkeit. Es löst die Probleme der geringen Biegefestigkeit und des schwierigen Schweißens von CBN-Einsätzen.

(2) Hauptleistung und Eigenschaften von kubischem Bornitrid

Obwohl die Härte von kubischem Bornitrid etwas niedriger als die von Diamant ist, ist sie viel höher als bei anderen Materialien mit hoher Härte. Der herausragende Vorteil von CBN besteht darin, dass die thermische Stabilität bis zu 1200 ° C (300-800 ° C für Diamant) viel höher ist als die von Diamant. Ein weiterer herausragender Vorteil ist, dass es chemisch inert ist und bei 1200-1300 ° C nicht mit Eisen chemisch arbeitet. Reaktion. Die Hauptleistungsmerkmale von kubischem Bornitrid sind wie folgt.

• aHohe Härte und Verschleißfestigkeit: Die CBN-Kristallstruktur ähnelt Diamant und hat eine ähnliche Härte und Festigkeit wie Diamant. PCBN eignet sich besonders zur Verarbeitung von Materialien mit hoher Härte, die nur vorher geschliffen werden können und eine bessere Oberflächenqualität des Werkstücks erzielen können.
• Sehr hohe thermische Stabilität: Die CBN-Wärmebeständigkeit kann 1400 bis 1500 ° C erreichen, fast das 1-fache der Wärmebeständigkeit von Diamant (700 bis 800 ° C). PCBN-Werkzeuge können Hochtemperaturlegierungen und gehärtete Stähle mit hoher Geschwindigkeit drei- bis fünfmal schneller schneiden als Hartmetallwerkzeuge.
• Hervorragende chemische Stabilität: Bei Materialien auf Eisenbasis bis 1200-1300 ° C spielt sie keine chemische Rolle. Es verschleißt nicht scharf wie Diamant. Zu diesem Zeitpunkt kann es noch die Härte von Hartmetall beibehalten. Der PCBN-Fräser eignet sich zum Schneiden von gehärtetem Stahl. Teile und gekühltes Gusseisen zum schnellen Schneiden von Gusseisen.
• hat eine gute Wärmeleitfähigkeit: Obwohl die Wärmeleitfähigkeit von CBN nicht mit Diamant mithalten kann, ist die Wärmeleitfähigkeit von PCBN in allen Arten von Werkzeugmaterialien nach Diamant an zweiter Stelle, die viel höher ist als die von Schnellarbeitsstahl und Hartlegierungen.
• Hat einen niedrigen Reibungskoeffizienten: Ein niedriger Reibungskoeffizient kann zu verringerten Schnittkräften beim Schneiden, niedrigeren Schnitttemperaturen und verbesserter Oberflächenqualität führen.

(3) Anwendung von kubischem Bornitrid-Werkzeug:

Kubisches Bornitrid eignet sich zum Veredeln schwer zu schneidender Materialien wie gehärtetem Stahl, Hartguss, Superlegierung, Hartlegierung und Oberflächensprühmaterialien. Die Verarbeitungsgenauigkeit kann IT5 erreichen (Loch ist IT6), und der Oberflächenrauheitswert kann so klein wie Ra1,25 ~ 0,20 um sein.

Das kubische Bornitrid-Werkzeugmaterial weist eine schlechte Zähigkeit und Biegefestigkeit auf. Daher sind kubische Bornitrid-Drehwerkzeuge nicht für die Grobbearbeitung mit niedriger Geschwindigkeit und großer Stoßbelastung geeignet. Gleichzeitig ist es nicht zum Schneiden von Kunststoffmaterialien (wie Aluminiumlegierungen, Kupferlegierungen, Nickelbasislegierungen, Kunststoff-Großstahl usw.) geeignet, da das Schneiden dieser Metalle starke Aufbauschneiden verursachen und die bearbeitete Oberfläche verschlechtern kann Oberfläche.

keramische Werkzeugmaterialien

Keramikmesser haben die Eigenschaften hoher Härte, guter Verschleißfestigkeit, ausgezeichneter Hitzebeständigkeit und chemischer Stabilität und lassen sich nicht leicht mit Metallen verbinden. Keramikwerkzeuge spielen in der CNC-Bearbeitung eine wichtige Rolle. Keramikwerkzeuge sind zu einem der Hauptwerkzeuge für das Hochgeschwindigkeitsschneiden und die schwierige Bearbeitung von Materialien geworden. Keramikwerkzeuge werden häufig beim Hochgeschwindigkeitsschneiden, Trockenschneiden, Hartschneiden und bei der Bearbeitung von schwer zu bearbeitenden Materialien eingesetzt. Keramikwerkzeuge können hochharte Materialien effizient verarbeiten, die herkömmliche Werkzeuge überhaupt nicht verarbeiten können, und „Autoschleifen“ erreichen; Die optimale Schnittgeschwindigkeit von Keramikwerkzeugen kann 2- bis 10-mal höher sein als die von Hartmetallwerkzeugen, was die Effizienz der Schneidbearbeitung erheblich verbessert. Der Hauptrohstoff für keramische Werkzeugmaterialien sind die in der Erdkruste am häufigsten vorkommenden Elemente. Daher ist die Förderung und Anwendung von Keramikwerkzeugen von großer Bedeutung, um die Produktivität zu verbessern, die Verarbeitungskosten zu senken und strategische Edelmetalle einzusparen. Es wird auch die Schneidetechnologie stark fördern. Fortschritt.

(1) Arten von keramischen Werkzeugmaterialien

Die Arten von keramischen Werkzeugmaterialien können allgemein in drei Kategorien unterteilt werden: Keramik auf Aluminiumoxidbasis, Keramik auf Siliziumnitridbasis und Verbundkeramik auf Siliziumnitridaluminiumoxidbasis. Unter diesen sind Keramikwerkzeugmaterialien auf Aluminiumoxid- und Siliziumnitridbasis am weitesten verbreitet. Keramiken auf Siliziumnitridbasis sind Keramiken auf Aluminiumoxidbasis überlegen.

(2) Leistung und Eigenschaften von Keramikwerkzeugen

Die Leistungsmerkmale von Keramikwerkzeugen sind wie folgt:

• Hohe Härte und gute Verschleißfestigkeit: Obwohl die Härte von Keramikwerkzeugen nicht so hoch ist wie die von PCD und PCBN, ist sie viel höher als die von Hartlegierungs- und Schnellarbeitsstahlwerkzeugen und erreicht 93-95 HRA. Keramikwerkzeuge können hochharte Materialien verarbeiten, die mit herkömmlichen Werkzeugen schwer zu bearbeiten sind und sich für das Hochgeschwindigkeitsschneiden und das Hartschneiden eignen.
• Hohe Temperaturbeständigkeit und Wärmebeständigkeit: Keramikwerkzeuge können auch bei Temperaturen über 1200 ° C schneiden. Keramikwerkzeuge haben sehr gute mechanische Eigenschaften bei hohen Temperaturen. A12O3-Keramikwerkzeuge weisen eine hervorragende Oxidationsbeständigkeit auf, und die Schneidkanten können auch im glühenden Zustand kontinuierlich verwendet werden. Daher können Keramikwerkzeuge ein trockenes Schneiden erzielen, wodurch die Notwendigkeit von Schneidflüssigkeit entfällt.
• Gute chemische Stabilität: Keramikwerkzeuge lassen sich nicht leicht mit Metall verbinden und weisen eine gute Korrosionsbeständigkeit und chemische Stabilität auf, wodurch der Haftverschleiß des Werkzeugs verringert werden kann.
• Niedriger Reibungskoeffizient: Keramikwerkzeug hat eine geringe Affinität zu Metall und einen niedrigen Reibungskoeffizienten, wodurch die Schnittkraft und die Schnitttemperatur verringert werden können.

(3) Keramikmesser haben Anwendungen

Keramik ist eines der Werkzeugmaterialien, die hauptsächlich für die Hochgeschwindigkeits- und Halbbearbeitung verwendet werden. Keramikschneider eignen sich zum Schneiden aller Arten von Gusseisen (Grauguss, duktiles Eisen, Temperguss, gekühltes Gusseisen, hochlegiertes verschleißfestes Gusseisen) und Stahl (Kohlenstoffbaustahl, legierter Baustahl, hochfester Stahl, hoch) Manganstahl, gehärteter Stahl). Usw.) kann auch zum Schneiden von Kupferlegierungen, Graphit, technischen Kunststoffen und Verbundwerkstoffen verwendet werden.

Die Leistung von keramischen Werkzeugmaterialien weist eine geringe Biegefestigkeit und eine geringe Schlagzähigkeit auf und ist nicht zum Schneiden bei niedriger Geschwindigkeit und Stoßbelastung geeignet.

 beschichtete Werkzeugmaterialien

Die Beschichtung des Werkzeugs ist eine der wichtigsten Möglichkeiten zur Verbesserung der Werkzeugleistung. Das Aufkommen von beschichteten Werkzeugen hat einen großen Durchbruch bei der Werkzeugschneidleistung erzielt. Das beschichtete Werkzeug wird auf eine oder mehrere Schichten einer hochohmigen feuerfesten Verbindung mit guter Verschleißfestigkeit aufgetragen. Es kombiniert die Werkzeugbasis mit der harten Beschichtung, um die Werkzeugleistung erheblich zu verbessern. Beschichtete Werkzeuge können die Bearbeitungseffizienz erhöhen, die Bearbeitungsgenauigkeit erhöhen, die Werkzeuglebensdauer verlängern und die Bearbeitungskosten senken.

Etwa 80% der in den neuen CNC-Werkzeugmaschinen verwendeten Schneidwerkzeuge verwenden beschichtete Werkzeuge. Beschichtete Werkzeuge werden in Zukunft das wichtigste Werkzeug auf dem Gebiet der CNC-Bearbeitung sein.

(1) Art des beschichteten Werkzeugs

Abhängig von der Beschichtungsmethode können beschichtete Werkzeuge in mit chemischer Dampfabscheidung (CVD) beschichtete Werkzeuge und mit physikalischer Dampfabscheidung (PVD) beschichtete Werkzeuge unterteilt werden. Beschichtete Hartmetallwerkzeuge sind im Allgemeinen chemische Gasphasenabscheidungen mit einer Abscheidungstemperatur von etwa 1000 ° C. Das beschichtete Schnellarbeitsstahlwerkzeug verwendet im Allgemeinen ein physikalisches Gasphasenabscheidungsverfahren, und die Abscheidungstemperatur beträgt etwa 500 ° C;

Abhängig vom Material des beschichteten Werkzeugs kann das beschichtete Werkzeug in karbidbeschichtete Werkzeuge, mit Hochgeschwindigkeitsstahl beschichtete Werkzeuge und beschichtete Werkzeuge auf keramischen und superharten Materialien (Diamant und kubisches Bornitrid) unterteilt werden.

Abhängig von der Art des Beschichtungsmaterials können beschichtete Werkzeuge in zwei große Kategorien eingeteilt werden, nämlich „harte“ beschichtete Werkzeuge und „weiche“ beschichtete Werkzeuge. Das Hauptziel von „hart“ beschichteten Werkzeugen ist eine hohe Härte und Verschleißfestigkeit. Sex, seine Hauptvorteile sind hohe Härte und gute Verschleißfestigkeit, typischerweise TiC- und TiN-Beschichtungen. Das Ziel von „weichen“ Beschichtungswerkzeugen ist ein niedriger Reibungskoeffizient, auch als selbstschmierendes Werkzeug bekannt, das auf dem Werkstückmaterial reibt. Der Koeffizient ist sehr niedrig, nur etwa 0,1, was die Bindung verringern, die Reibung verringern, die Schnittkraft und die Schnitttemperatur verringern kann.

Vor kurzem wurden Nanoeoating-Werkzeuge entwickelt. Dieses Beschichtungswerkzeug kann in verschiedenen Kombinationen von Beschichtungsmaterialien (wie Metall / Metall, Metall / Keramik, Keramik / Keramik usw.) verwendet werden, um unterschiedliche Funktions- und Leistungsanforderungen zu erfüllen. Die gut gestaltete Nanobeschichtung ermöglicht dem Werkzeugmaterial hervorragende Reibungs- und Verschleißschutzeigenschaften und eignet sich für das Hochgeschwindigkeits-Trockenschneiden.

(2) Eigenschaften von beschichteten Werkzeugen

Die Leistungsmerkmale von beschichteten Werkzeugen sind wie folgt:

• Mechanische und Schneidleistung:

Das Beschichtungswerkzeug kombiniert die hervorragenden Eigenschaften des Grundmaterials und des Beschichtungsmaterials, wodurch nicht nur die gute Zähigkeit und hohe Festigkeit des Substrats erhalten bleibt, sondern auch eine hohe Härte, eine hohe Verschleißfestigkeit und eine geringe Beschichtung vorliegen. Reibungskoeffizient. Infolgedessen können beschichtete Werkzeuge mehr als doppelt so schnell geschnitten werden wie unbeschichtete Werkzeuge und ermöglichen höhere Vorschubgeschwindigkeiten. Die Lebensdauer von beschichteten Werkzeugen wird ebenfalls verbessert.

• Vielseitigkeit:

Das Beschichtungswerkzeug ist vielseitig einsetzbar und vielfältig zu verarbeiten. Ein beschichtetes Werkzeug kann mehrere nicht beschichtete Werkzeuge ersetzen.

• Schichtdicke:

Die Werkzeuglebensdauer nimmt mit zunehmender Schichtdicke zu, aber wenn die Schichtdicke die Sättigung erreicht, erhöht sich die Werkzeuglebensdauer nicht mehr signifikant. Wenn die Beschichtung zu dick ist, tritt wahrscheinlich ein Abblättern auf. Wenn die Beschichtung zu dünn ist, ist die Abriebfestigkeit schlecht.

• Nachschleifen:

Die Beschichtungsklinge weist ein schlechtes Mahlgut, eine komplexe Beschichtungsausrüstung, hohe Prozessanforderungen und eine lange Beschichtungszeit auf.

• Beschichtungsmaterial:

Das Werkzeug mit unterschiedlichen Beschichtungsmaterialien weist unterschiedliche Schneidleistungen auf. Beispielsweise haben TiC-Beschichtungen einen Vorteil beim Schneiden bei niedrigen Geschwindigkeiten; TiN eignet sich zum Hochgeschwindigkeitsschneiden.

(3) Aufbringen von beschichteten Werkzeugen

Beschichtete Werkzeuge haben ein großes Potenzial auf dem Gebiet der CNC-Bearbeitung und werden in Zukunft das wichtigste Werkzeug auf dem Gebiet der CNC-Bearbeitung sein. Die Beschichtungstechnologie wurde auf Schaftfräser, Reibahlen, Bohrer, Werkzeuge zur Bearbeitung von Verbundlöchern, Zahnradkochfeldern, Zahnradformschneidern, Rasierschneidern, Formfräsern und verschiedenen indexierbaren Maschinenclip-Einsätzen angewendet, um Hochgeschwindigkeitsschneidvorgänge zu erfüllen. Der Bedarf an Stahl und Gusseisen, hitzebeständigen Legierungen und Nichteisenmetallen.

 Hartmetallwerkzeugmaterialien

Hartmetallwerkzeuge, insbesondere indexierbare Hartmetallwerkzeuge, sind die führenden Produkte von CNC-Bearbeitungswerkzeugen. Seit den 1980er Jahren wurden verschiedene Arten von integrierten und indexierbaren Hartmetallwerkzeugen oder -einsätzen erweitert. Im Bereich der Schneidwerkzeuge werden die indexierbaren Hartmetallwerkzeuge von einfachen Drehwerkzeugen und Planfräsern zu verschiedenen Präzisions-, Komplex- und Formwerkzeugen erweitert.

(1) Arten von Hartmetallwerkzeugen

Entsprechend der chemischen Hauptzusammensetzung kann Hartmetall in Hartlegierungen auf Wolframcarbidbasis und Hartlegierungen auf Kohlenstoffbasis (Titannitrid) (TiC (N)) unterteilt werden.

Hartlegierungen auf Wolframcarbidbasis umfassen Wolfram-Cobalt (YG), Wolfram-Cobalt-Titan (YT) und seltene Carbide (YW), die jeweils Vor- und Nachteile haben. Die Hauptkomponenten sind Wolframcarbid (WC) und Titancarbid. (TiC), Tantalcarbid (TaC), Niobcarbid (NbC) usw. ist die üblicherweise verwendete Metallbindungsphase Co.

Das Hartmetall-Titan-basierte Hartmetall ist eine Hartlegierung, die TiC als Hauptkomponente enthält (von denen einige mit anderen Carbiden oder Nitriden versetzt sind), und die üblicherweise verwendeten Metallbindungsphasen sind Mo und Ni.

ISO (International Organization for Standardization) klassifiziert das Schneiden von Karbiden in drei Kategorien:

Die K-Klasse, einschließlich Kl0 ~ K40, entspricht der chinesischen YG-Klasse (der Hauptbestandteil ist WC.Co).

Klasse P, einschließlich P01 bis P50, entspricht YT in China (die Hauptkomponente ist WC.TiC.Co).

Klasse M, einschließlich M10 bis M40, entspricht YW in China (die Hauptkomponente ist WC-TiC-TaC (NbC) -Co).

Jede Sorte repräsentiert eine Reihe von Legierungen von hoher Härte bis maximaler Zähigkeit mit Zahlen zwischen 01 und 50.

(2) Leistungsmerkmale von Hartmetallwerkzeugen

Die Leistungsmerkmale von Hartmetallwerkzeugen sind wie folgt:

• Hohe Härte:

Hartmetallwerkzeuge bestehen aus Hartmetallen (als harte Phase bezeichnet) und Metallbindemitteln (als gebundene Phase bezeichnet) mit hoher Härte und hohem Schmelzpunkt nach dem Pulvermetallurgieverfahren, und ihre Härte beträgt 89-93 HRA. Es ist viel höher als Schnellarbeitsstahl. Bei 5400 ° C kann die Härte immer noch 82-87HRA erreichen, was der Härte von Schnellarbeitsstahl bei Raumtemperatur (83-86HRA) entspricht. Der Härtewert des Hartmetalls variiert mit der Art, Menge, Teilchengröße und dem Gehalt der Metallbindemittelphase des Carbids und nimmt im Allgemeinen mit zunehmendem Gehalt der Bindemittelmetallphase ab. Wenn der Gehalt der Bindemittelphase gleich ist, ist die Härte der Legierung auf YT-Basis höher als die der Legierung auf YG-Basis, und die Legierung, der TaC (NbC) zugesetzt wird, weist eine hohe Hochtemperaturhärte auf.

• Biegefestigkeit und Zähigkeit:

Die Biegefestigkeit von üblicherweise verwendeten Hartmetallen liegt im Bereich von 900-1500 MPa. Je höher der Gehalt an Metallbindungsphase ist, desto höher ist die Biegefestigkeit. Wenn der Gehalt des Bindemittels gleich ist, ist die Festigkeit der Legierung auf YG-Basis (WC-Co) höher als die der Legierung auf YT-Basis (WC-TiC-Co), und die Festigkeit nimmt mit zunehmendem TiC-Gehalt ab . Hartmetall ist ein sprödes Material, und seine Schlagzähigkeit beträgt bei Raumtemperatur nur 1/30 bis 1/8 der von Schnellarbeitsstahl.

• Anwendung von üblicherweise verwendeten Hartmetallwerkzeugen

YG-Legierungen werden hauptsächlich zur Verarbeitung von Gusseisen, Nichteisenmetallen und nichtmetallischen Werkstoffen verwendet. Feinkörnige Hartlegierungen (wie YG3X, YG6X) haben bei gleichem Kobaltgehalt eine höhere Härte und Verschleißfestigkeit als die mittleren Körner. Es eignet sich zur Verarbeitung von speziellem Hartguss, austenitischem Edelstahl, hitzebeständiger Legierung, Titanlegierung, Hartbronze und verschleißfesten Isoliermaterialien.

Die herausragenden Vorteile von Hartmetallen auf YT-Basis sind hohe Härte, gute Wärmebeständigkeit, hohe Härte und Druckfestigkeit bei hohen Temperaturen sowie höhere Beständigkeit gegen YG und bessere Oxidationsbeständigkeit. Wenn das Messer eine hohe Wärme- und Verschleißfestigkeit aufweisen muss, sollte daher eine Sorte mit einem hohen TiC-Gehalt ausgewählt werden. YT-Legierungen eignen sich zur Verarbeitung von Kunststoffmaterialien wie Stahl, sind jedoch nicht zur Verarbeitung von Titanlegierungen und Siliziumaluminiumlegierungen geeignet.

YW-Legierungen haben die Eigenschaften von YG- und YT-Legierungen und weisen eine gute Gesamtleistung auf. Es kann zur Verarbeitung von Stahl sowie zur Verarbeitung von Gusseisen und Nichteisenmetallen verwendet werden. Solche Legierungen können, wenn sie dem Kobaltgehalt richtig zugesetzt werden, mit hoher Festigkeit verwendet werden und können zum Schruppen und unterbrochenen Schneiden verschiedener schwer zu bearbeitender Materialien verwendet werden.

Im Allgemeinen eignen sich PCBN, Keramikwerkzeuge, beschichtete Hartmetall- und TiCN-basierte Hartmetallwerkzeuge für die CNC-Bearbeitung von Eisenmetallen wie Stahl; PCD-Werkzeuge eignen sich für Nichteisenmaterialien wie Al, Mg, Cu und deren Legierungen. Verarbeitung von nichtmetallischen Werkstoffen. In Tabelle 3-3-2 sind einige Werkstückmaterialien aufgeführt, die für die Bearbeitung der oben genannten Werkzeugmaterialien geeignet sind.