목공 텅스텐 카바이드 절삭 공구의 적용

가공은 목재 산업에서 가장 기본적이고 광범위하며 가장 중요한 공정 중 하나이며 생산 효율성, 가공 비용 및 에너지 소비에 직접적인 영향을 미칩니다. 목재 산업 기술의 발전에 따라 다양한 목재 복합 재료, 합판, 목재, 대나무 글루 람, 특히 멜라민 함침 종이 합판, PVC 합판, Al 2 O 3 강화 합판 및 기타 재료가 점점 더 많이 사용되고 있습니다. 가구, 바닥재, 지붕 패널 및 엔지니어링 된 목재 조각 용. 이러한 재료는 절단하기 어렵고, 간단한 절단 작업, 기존의 공구 구성 및 일반적인 공구 재료는 달성하기 어렵거나 불가능합니다. 또한, 목재 산업 기술의 발달로 인공 보드 생산 설비, 제조 설비, 가구 제조 설비 등이 고도의 자동화, 완전한 기능성, 빠른 이송 및 높은 생산 효율의 방향으로 움직이고 있습니다. 두 가지 기술의 발전으로 절삭 공구 재료 및 제조 기술 개발이 촉진되었습니다. 절단기가 정상적인 절단을 수행 할 수 있는지 여부에 따라 절단 품질이 좋거나 나쁘고 내구성의 정도는 절단기 절단 부품의 재료와 밀접한 관련이 있습니다. 절삭 공정의 다양한 물리적 현상, 특히 공구 마모 및 공구 재료의 특성은 큰 관련이 있습니다. 공작 기계가 허용 된 상태에서 공구의 생산성은 본질적으로 재료 자체가 수행 할 수있는 절삭 성능에 달려 있습니다. 목공 공구의 요구 사항은 고속 및 충격 조건에서 오랫동안 절삭 공구의 선명도를 유지하는 것입니다. 이러한 이유로, 목공 공구의 재료는 필요한 경도 및 내마모성, 충분한 강도 및 인성 및 어느 정도의 기술 (용접, 열처리, 절단 및 연삭)을 가져야합니다.

초경합금은 Co, Ni 등으로 결합 된 고 강성 내화성 금속 카바이드 (WC, TiC)로 만들어진 분말 야금 제품입니다. 그 성능은 주로 금속 카바이드의 유형, 성능, 수량, 입자 크기 및 바인더 양에 달려 있습니다. 경질 합금의 경도는 HRC74 ~ 81.5이며, 결합제로서 경도가 감소합니다

내용이 증가합니다. 초경합금의 고온 탄화물 함량은 고속 강의 함량을 초과하므로 열가소성 수지가 우수하고 최대 800-1000 ° C의 절단 온도를 견딜 수 있습니다. 고속 강의 상온 경도는 600 ° C를 초과하고 탄소강의 상온 경도는 1000 ° C를 초과합니다. 목재 및 목재 복합 재용 절삭 공구는 주로 바인더로 금속 코발트 (Co)와 경질 상 텅스텐 카바이드 (WC)를 사용하는 YG 초경합금을 사용합니다. 최근 몇 년 동안 다양한 종류의 절삭 공구 재료가 등장했지만 목재 기반 패널 산업과 목재 가공 산업의 자동화가 발전함에 따라 내마모성 재료 인 경질 알루미늄 합금이 주요 목공이되었습니다. 공구 재료, 그리고 오랫동안 올 것이다. 내부는 여전히 목재 절단 도구 재료에서 중요한 위치를 차지합니다. 초경합금은 취성 재료이기 때문에 굽힘 강도는 일반 고속도강의 약 1/4 ~ 1/2, 충격 강도는 일반 고속도강의 약 1/30 ~ 1/4, 최첨단 고속 강철처럼 연마 할 수 없습니다. 이와 같이, 초경 절삭 공구 재료의 절삭 성능을 추가로 개선하고 개선하기 위해 새로운 재료 준비 기술을 연구하고 개발할 필요가있다.

초경 절삭 공구 재료의 내마모성과 인성이 쉽게 고려되지 않기 때문에 사용자는 특정 가공 대상 및 가공 조건에 따라 다양한 초경 재종 중에서 적합한 공구 재료 만 선택할 수 있습니다. 이는 초경 공구의 선택 및 관리에 불편을 초래한다. 초경 절삭 공구 재료의 종합적인 절삭 성능을 더욱 향상시키기 위해 현재의 연구 핫스팟은 주로 다음과 같은 측면에 중점을 둡니다.

경질상의 입자 크기를 미세화하고, 입자 사이의 표면적을 증가시키고, 입자 사이의 결합력을 향상시킴으로써, 카바이드 절삭 공구 재료의 강도 및 내마모성을 향상시킬 수있다. WC의 입자 크기가 서브 미크론 이하로 감소되면, 재료의 경도, 인성, 강도 및 내마모성이 증가 될 수 있으며, 완전 치밀화에 필요한 온도도 감소 될 수있다. 일반 초경합금의 입도는 약 3 ~ 5μm이고, 초정밀 초경합금의 입도는 1 ~ 1.5μm이며, 초 미립 초경합금의 입도는 0.5μm 이하에이를 수있다. 조성이 동일한 일반 경질 합금에 비해 초미립자 탄화물은 경도를 2HRA 이상 증가시킬 수 있으며 굽힘 강도는 600 ~ 800MPa 증가 할 수 있습니다. 초미립자 초경이 점점 더 많이 사용되고 있습니다.

인성이 우수한 경질 합금 표면의 질화, 붕소 화 등의 처리는 표면 내마모성을 효과적으로 향상시킬 수 있습니다. 내마모성은 좋지만 인성이 열악한 경질 합금의 전체 열처리는 재료에서 바인더상의 구성과 구조를 변경하고 WC 경질의 인접성을 감소시켜 경질 합금의 강도와 인성을 향상시킬 수 있습니다. 결정립계 사이의 응력을 완화 또는 제거하기 위해 주기적 열처리 공정을 사용하면 경질 합금 재료의 전반적인 성능을 종합적으로 향상시킬 수 있습니다.

초경합금 재료에 TaC, NbC 및 기타 희귀 금속 탄화물을 첨가하면 첨가제가 기존 경질 상 WC와 결합하여 복잡한 고용체 구조를 형성 할 수있어 경질 상 구조를 더욱 강화하고 경질 상을 억제 할 수 있습니다. 곡물 성장, 조직의 균일 성 및 기타 효과 향상, 초경합금의 전체 성능이 크게 향상됩니다. Ta (Nb) C가있는이 유형의 초경합금은 ISO 표준 P, K 및 M 초경 재종에 추가되었습니다.

초경합금 재료에 탄탈과 같은 희토류 원소를 소량 첨가하면 재료의 인성과 굽힘 강도를 효과적으로 향상시킬 수 있으며 내마모성도 향상됩니다. 희토류 원소는 경질상과 바인더상을 강화하고, 입계를 정화하며, 바인더상에 대한 탄화물 고용체의 습윤성을 향상시킬 수 있기 때문이다. 희토류 원소를 포함하는 탄화물 합금은 황삭 가공에 가장 적합하며 특히 목재 및 목재 복합 재료의 절단 및 가공에 적합합니다. 중국의 희토류 자원은 풍부하고 이러한 초경 절삭 공구는 광범위한 응용 전망을 가질 것입니다. 현재 초경 절삭 공구 재료는 두 가지 방향으로 발전하고 있습니다. 한편, 범용 브랜드의 적용 가능한 표면은 점점 더 넓어지고 있으며 범용성은 더욱 강해지고 있습니다. 반면에 특수 목적 브랜드는 점점 더 표적화되고 적응력이 높아집니다. 가공되는 재료의 특성과 절단 조건은 절단 효율을 향상시키는 목적을 달성하기 위한 것입니다.

견고하고 견고한 초경 기판에서 CVD (Chemical Vapor Deposition), PVD (Physical Vapor Deposition), PVCD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition), HVOF (High Speed Thermal Coating) 등에 의해 층을 적용 할 수 있습니다. 매우 얇은 마모 -TiN, TiC 및 기타 재료와 같은 내성 금속 화합물. 높은 TiC 경도 (HV3200), 우수한 내마모성으로 코팅 두께는 일반적으로 5 ~ 7μm입니다. 낮은 TiN 경도 (HV1800 ~ 2100)는 기판에 대한 결합력이 낮지 만 열전도율이 우수하고 인성이 높다. 코팅 두께는 8 ~ 12μm에 도달 할 수 있으며, 기판의 인성은 코팅의 내마모성과 결합 될 수 있습니다. 초경 절삭 공구의 전반적인 성능을 향상시키기 위해. 코팅 된 초경 절삭 공구는 우수한 내마모성과 내열성을 가지며 특히 고속 절삭에 적합합니다. 내구성이 뛰어나고 다재다능하기 때문에 작은 배치 및 다양한 유연한 자동 처리에 사용될 때 공구 교환 횟수를 줄일 수 있습니다. 시간, 처리 효율을 향상시킵니다.

코팅 된 초경 공구는 강력한 크 래터 방지 마모 능력, 안정적인 블레이드 형태 및 홈 형태, 칩 브레이킹 효과 및 기타 절삭 성능을 가지며, 이는 가공 공정의 자동 제어에 도움이됩니다. 코팅 된 초경 절삭 공구의 기판의 부동 태화 및 미세화 후, 치수 정확도가 높으며, 이는 공구 교환의 위치 결정 정확도에 대한 자동 가공 요구 사항을 충족시킬 수있다. 상기 특성은 코팅 된 초경 공구가 FMS (Flexible Manufacturing System), CIMS (Computer Integrated Manufacturing System)와 같은 자동화 된 처리 장비에 특히 적합하다는 것을 결정한다. 그러나, 코팅 방법의 사용은 여전히 초경합금 매트릭스 재료의 열악한 인성 및 내 충격성 문제를 근본적으로 해결하지 못한다. TiN 코팅 초경 톱날을 사용하여 톱니를봤을 때 톱니의 갈퀴면의 마모 성능이 향상되었습니다.

PVD 코팅 목공 톱 절단 테스트는 TiN 코팅 WC 경합금 톱날 (사전 코팅 톱니 표면)이 단단한 섬유판을 톱질 할 때 톱니 마모량이 감소 함을 증명합니다. 그러나, CVD 코팅의 더 높은 온도는 기판과 코팅 사이에 취성 결합제 상을 형성시킨다.

절삭 날의 코팅은 코팅의 잔류 응력, 절삭 열 및 절삭력의 영향으로 빠르게 벗겨집니다. CVD 방법과 비교하여 PVD 코팅 온도가 낮으므로 PVD 코팅 공구는 더 나은 코팅 구조와 높은 코팅 경도를 얻을 수 있으며 공구 모서리 선명도도 향상되었습니다. 또한 PVD 코팅 공구는 내 균열 성이 우수합니다. 1990 년대 중반 이후 연구원들은 PVD 코팅 초경 목공 공구를위한 초경 크기, 바인더 함량 및 코팅 재료에 대한 연구를 수행했습니다.

탄화물 입자 크기는 각각 0.8, 1.2, 1.5 및 1.7 μm였다. 상응하는 코발트 함량은 각각 3%, 4%, 6% 및 10%이고; 코팅 물질은 각각 TiN, TiN-Ti (C, N) -TiN이었다. TiAlN 2에 상응하는 코팅의 두께는 각각 3.5 μm, 5.5 μm 및 3 μm이며, 이는 공구의 레이크면에 적용된다. 결과는 3 가지 코팅 물질 모두에서 코팅이 벗겨졌지만 TiN 및 Ti (N, C, N)가 TiAlN 2보다 훨씬 가볍고 미세 입자 및 낮은 코발트 함량을 갖는 공구의 내마모성이 10%만큼 증가한 것으로 나타났다. ~ 30%이지만 공구 코팅의 코발트 함량이 높으면 내마모성이 줄어 듭니다. 이 연구는 코팅 스 폴링의 주요 원인은 코팅 접착력이 낮다는 점을 지적했습니다. 절삭 조건에서 공구 수명이 2 배 길어집니다. 코팅에서, 코팅의 표면 마무리는 입자 미세화 기술에 의해 개선되어, 코팅 표면이 매끄럽게되어 코팅 공구가 마찰에 저항하고 접착에 저항하는 능력을 향상시키기 위해 코팅의 발달 방향이기도하다 과학 기술. 인성 및 내마모성, 티타늄 화합물 층의 외부 표면, 코팅 표면은 매끄럽고 측면 표면은 공구 마모의 안정성을 보장하기 위해 매우 부드러운 코팅입니다. 다이아몬드는 경도가 매우 높고 화학적 안정성이 우수합니다. 내마모성은 초경합금의 100 ~ 250 배입니다. 또한 강한 산과 알칼리에 저항하는 능력이 있지만 인성은 매우 열악합니다. 더 단단한 공구 재료가 기판으로 사용되는 경우, 공구는 특정 강도와 인성뿐만 아니라 우수한 내마모성 및 절삭성을 갖도록 높은 경도, 내마모성 및 화학적 불활성의 층을 적용하십시오. 성능, 목공 공구 마모의 특성을 충족시키기 위해 다이아몬드 코팅은 내마모성의 이상적인 수단입니다.

1950년대에는 고온 고압의 합성 다이아몬드가 개발되면서 저압의 기상 합성 다이아몬드도 탐사되었으나 석출 속도가 더뎠다. 저압 기상 합성 다이아몬드는 다이아몬드의 준안정 영역과 흑연 상의 안정 단계에서 생산되었습니다. 흑연과 비정질 탄소는 쉽게 침전됩니다. 따라서 흑연 및 비정질 탄소의 형성 및 제거를 억제하는 것이 다이아몬드 증착 필름의 핵심입니다. 1980년대 후반에는 비용을 절감하고 산업적 생산을 달성하기 위해 DC 플라즈마 제트와 같은 고속 증착 방법이 다이아몬드 막 증착의 가장 빠르게 성장하는 방법이 되었습니다. 경사면(코팅 두께 20μm)이 있는 CVD 다이아몬드 필름 코팅 카바이드 인서트를 사용하여 파티클보드에 대한 절단 실험을 수행한 결과 코팅의 스폴링이 치명적인 단점이 있음을 보여주었습니다. 코팅이 벗겨지지 않는 한 공구의 마모는 거의 변하지 않으며 40~50μm로 유지됩니다. 다이아몬드 코팅 카바이드 인덱싱 인서트가 있는 MDF에 대한 밀링 테스트에서는 다이아몬드 필름의 박리 정도가 달랐지만 박리되지 않은 필름은 "뱅크" 보호 역할을 하고 매트릭스 재료의 마모를 감소시켜 공구 내마모성이 거의 증가했습니다. 1번. 코팅 공정 및 장비의 개선으로 다이아몬드 필름과 기판 사이의 결합력이 더욱 증가하고 필름 박리가 제어됩니다. 현재 다이아몬드 코팅 초경합금 재료는 강화 바닥 표면의 Al 2 O 3 내마모층을 절단하는 데 사용되는 바닥 강화 도구를 제조하는 데 사용되었습니다. 그러나 CVD 다이아몬드 다결정막의 순도가 매우 높고 경도(HV9000~10000)가 천연 다이아몬드에 가깝고 가공성이 매우 불량하여 기존의 기계가공이나 전기부식으로 가공하기 어려운 단점이 있다. 따라서 다이아몬드 코팅 경질 합금 소재는 재연마되지 않는 인덱싱 블레이드 제조에 적합합니다.

2000 년 이후 다이아몬드 CVD 코팅 공구의 성능이 더욱 향상되었습니다. 이 제품에는 인덱서 블 공구 및 초경 공구가 포함됩니다.

초경 절삭 공구 재료는 현재 목재 가공 산업에서 주요 절삭 공구 재료가되었으며 향후 목재 가공 및 가공에서 중요한 위치를 차지할 것입니다. 다양한 경질 합금 성능 개선 기술 및 코팅 기술의 지속적인 개선으로 초경 절삭 공구 재료의 절삭 성능이 계속 향상되고 목재 가공 산업은 목재 및 목재 복합 재료의 절삭 특성에 다양한 수정을 적용합니다. 코팅 기술은 새로운 재료를 얻으며, 경질 합금 및 경합금 도구는 초경 절삭 공구의 절삭 성능, 제품 품질 및 생산 효율을 극대화하기 위해 합리적으로 선택됩니다.