Jak wykonać narzędzia tnące z węglika wolframu 1

fRom surowiec do produkt finalny

Węglik wolframu, powszechnie określany jako „węglik”, jest powszechnym materiałem w sklepach. Ten związek wolframu i węgla całkowicie zmienił świat obróbki skrawaniem metali w ciągu ostatnich kilku dekad, zwiększając prędkość i szybkość posuwu oraz wydłużając żywotność narzędzia. Węglik wolframu został po raz pierwszy zbadany jako materiał narzędziowy w 1925 roku. Później Ge utworzył specjalny dział produkcji narzędzi skrawających z węglika wolframu. Pod koniec lat 30. Philip M. McKenna, założyciel firmy Kennametal, odkrył, że dodanie związków tytanu do mieszanki może sprawić, że narzędzia będą działać lepiej przy wyższych prędkościach. To zaczęło zmierzać w kierunku dzisiejszej błyskawicznej szybkości cięcia.

„Węglik spiekany”, materiały stanowiące narzędzia i ostrza, to w rzeczywistości cząstki węglika wolframu wraz z innymi materiałami, które są spojone razem z metalowym kobaltem jako spoiwem.

Początek w ziemi

Istnieje kilka rud wolframu, które można wydobywać, rafinować na wolfram lub przerabiać na węglik wolframu. Najbardziej znanym jest Wolframite. Ruda jest kruszona, podgrzewana i przetwarzana chemicznie na tlenek wolframu.

Następnie drobny tlenek wolframu jest nawęglany w węglik wolframu. W jednej metodzie tlenek wolframu miesza się z grafitem (węglem). Ogrzewanie mieszaniny do 1200˚C(2200˚F) Powyżej zachodzi reakcja chemiczna mająca na celu usunięcie tlenu z tlenku i połączenie węgla z wolframem w celu utworzenia węglika wolframu.

Wielkość ziarna określa właściwości

Wielkość cząstek węglika determinuje właściwości mechaniczne produktu końcowego. Wielkość cząstek będzie zależeć od wielkości cząstek tlenku wolframu oraz czasu i temperatury obróbki mieszaniny tlenek/węgiel.

Cząsteczki węglika wolframu to niewielka część wielkości ziarna piasku. Mogą mieć wielkość od pół mikrona do 10 mikronów. Seria sit sortuje różne rozmiary cząstek: mniej niż 1 mikron, 1,5 mikrona itp.

W tym momencie węglik wolframu jest gotowy do zmieszania w „proszek gatunku”. W przemyśle węglika wolframu ludzie mówią raczej o gatunku niż o stopie, ale mają na myśli to samo.

Węglik wolframu wchodzi do naczynia mieszającego wraz z innymi składnikami tego gatunku. Sproszkowany metal kobaltowy będzie działał jak „klej” do łączenia materiałów. Inne materiały, takie jak węglik tytanu, węglik tantalu i węglik niobu, są dodawane w celu poprawy właściwości materiału podczas cięcia. Bez tych dodatków podczas cięcia materiałów żelaznych narzędzia z węglika wolframu mogą reagować chemicznie między narzędziem a resztkami obrabianego przedmiotu, pozostawiając w narzędziu wgłębienia, zwłaszcza przy obróbce z dużą prędkością.

Wymieszaj to

Jak wykonać narzędzia tnące z węglika wolframu 2

Wszystkie te składniki miesza się z cieczą, taką jak alkohol lub heksan, i umieszcza w mieszalniku, często obracającym się bębnie zwanym młynkiem kulowym. Oprócz składników klasy dodaje się kulki cementowe o średnicy od 1/4″ do 5/8″, aby wspomóc proces przylegania kobaltu do ziaren węglika. Młyn kulowy może mieć zaledwie pięć cali średnicy i pięć cali długości lub być tak duży, jak 55-galonowy bęben.

Po zakończeniu mieszania płyn należy usunąć. Zwykle dzieje się to w suszarce rozpyłowej, która wygląda jak silos ze stali nierdzewnej. Obojętny gaz suszący, azot lub argon, jest wdmuchiwany od dołu do góry. Po usunięciu całej cieczy pozostały suchy materiał to „proszek klasy”, który wygląda jak piasek.

W przypadku płytek skrawających proszek gatunku trafia do form w kształcie płytek, specjalnie zaprojektowanych, aby umożliwić skurcz, który nastąpi później w procesie. Proszek jest prasowany do form w procesie podobnym do formowania tabletek farmaceutycznych.

Spiekanie

Wypraski proszkowe są podgrzewane do określonej temperatury (temperatura spiekania) i dla utrzymania określonego czasu, a następnie schładzane, aby uzyskać wymagane właściwości materiałów, proces ten nazywamy spiekaniem. W procesie spiekania wiązanie pomiędzy cząstkami realizowane jest poprzez ogrzewanie za pomocą migracji atomowej. Po związaniu cząstek wytrzymałość spiekanej masy wzrasta, aw większości przypadków zwiększa się gęstość.

Wkłady po wyjęciu z pieca i schłodzeniu są gęste i twarde. Po kontroli jakości płytki są zwykle szlifowane lub honowane w celu uzyskania prawidłowych wymiarów i krawędzi skrawającej. Typowe jest honowanie do promienia 0,001 cala, chociaż niektóre części uzyskują promień krawędzi skrawającej równy pół tysięcznej lub nawet 0,002 cala, a niektóre pozostają „śmiertelnie ostre”, ponieważ są spiekane.

Niektóre typy i konstrukcje wkładek wychodzą z pieca spiekalniczego w ostatecznym kształcie i zgodnie ze specyfikacją, z odpowiednią krawędzią i nie wymagają szlifowania ani innych operacji.

Proces wytwarzania półfabrykatów do narzędzi pełnowęglikowych jest bardzo podobny. Proszek gatunku jest prasowany w celu nadania mu kształtu, a następnie spiekany. Półfabrykat lub półfabrykat można później zmielić na wymiar przed wysyłką do klienta, który uformuje go przez szlifowanie lub ewentualnie EDM.

Wkładki oprawione do większości zastosowań nieżelaznych mogą być gotowe do zapakowania i wysyłki w tym momencie. Te przeznaczone do cięcia metali żelaznych, stopów wysokotemperaturowych lub tytanu będą musiały zostać pokryte.

doowsianka opuść scenę!

Aby przedłużyć żywotność narzędzia w trudnych warunkach skrawania, opracowano wiele rodzajów i kombinacji powłok. Można je aplikować na dwa sposoby: metodą chemicznego osadzania z fazy gazowej (CVD) lub fizycznego osadzania z fazy gazowej (PVD). Oba typy są stosowane w piecach.

Osadzanie chemiczne z fazy gazowej

W przypadku CVD powłoka ma zwykle grubość 5-20 mikronów. Tarcze do frezowania i wiercenia zazwyczaj osiągają twardość 5-8 mikronów, ponieważ te operacje wymagają lepszego wykończenia powierzchni i większego uderzenia, dlatego wymagana jest większa udarność krawędzi. W zastosowaniach tokarskich powłoka często mieści się w zakresie 8-20 mikronów. Podczas pokonywania zakrętów upał i zużycie są często bardziej niepokojące.

Większość powłok CVD składa się z wielu warstw, zwykle trzech warstw.

Każda firma ma swoją własną „formułę” powłoki. Jest to typowy schemat, który składa się z trzech warstw.

• warstwa węglika tytanu o twardości i odporności na ścieranie

• warstwa tlenku glinu, która zachowuje twardość w wysokiej temperaturze i ma bardzo stabilne właściwości chemiczne

• warstwa azotku tytanu zapobiegająca gromadzeniu się metalu spowodowanemu przez fragmenty obrabianego przedmiotu przyspawane do narzędzia. Powłoka ta jest złocista i łatwo można zaobserwować zużycie krawędzi. W celu nałożenia powłoki CVD części są umieszczane na paletach i uszczelniane w piecu. Piec został ewakuowany.

Fizyczne osadzanie oparów

Maszyna do powlekania PVD
Maszyna do powlekania PVD

Powłoka PVD ma zwykle grubość około 2-4 mikronów. Różni producenci stosują różne warstwy. Te powłoki PVD są bardzo odpowiednie do cięcia materiałów na bazie niklu, kobaltu lub tytanu w wysokiej temperaturze, a czasami stali i stali nierdzewnej.

Węgloazotek tytanu, azotek tytanu i azotek tytanowo-glinowy są szeroko stosowane jako powłoki PVD. Ta ostatnia jest najtwardszą powłoką PVD o najwyższej stabilności chemicznej.

Wkłady montowane są na ramie tak, aby były od siebie odseparowane. Każdy stojak obraca się i cały zespół stojaka obraca się w piecu tak, że każda powierzchnia wkładki jest wystawiona na proces osadzania. Piec został opróżniony.

Do wtyczki jest przykładany silny ładunek ujemny. Zamontuj kawałek tytanu lub tytanu i aluminium na ścianie lub podłodze pieca. Metale odparowują przez łuk lub wiązkę elektronów, uwalniając dodatnio naładowane jony metali. Jony te są przyciągane przez ujemnie naładowane wstawki. Azot i metan są dodawane odpowiednio w celu uzyskania różnego rodzaju powłok.

Po wyjęciu wkładu z pieca można go ponownie zmielić lub zapakować i bezpośrednio wysłać.

Stale ulepszając konstrukcję narzędzi z węglika wolframu i rozwijając coraz lepszą technologię powlekania, producenci narzędzi radzą sobie z presją zwiększania szybkości posuwu i prędkości, a także z potrzebą przedłużenia żywotności narzędzia i obniżenia kosztów.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany.