Kesme işlemi sırasında, Karbür takımlar çeşitli faktörler nedeniyle kırılmaya ve performans değişikliklerine eğilimlidir. Bu makale, takım kırılmasının ve performans değişikliklerinin nedenlerinin nasıl belirleneceğini ve ilgili çözümlerin nasıl önerileceğini inceleyecektir.

Alet Kırılma Mekanizması

HardParticles Tarafından Aşındırıcı Aşınma

Bu, esas olarak iş parçası malzemesindeki kirliliklerden, malzeme matrisinde bulunan karbürler, nitrürler ve oksitler gibi sert parçacıklardan ve biriken kenar parçalarından kaynaklanan mekanik aşınmadan kaynaklanır. Bu sert parçacıklar, takım yüzeyinde oluklar çizer. Sert parçacıkların neden olduğu aşındırıcı aşınma, tüm kesme hızlarında takımlarda meydana gelir, ancak düşük hızlı çelik takımlarda aşınmanın ana nedenidir. Düşük kesme sıcaklıklarında, diğer aşınma biçimleri önemli değildir. Genellikle, sert parçacıkların neden olduğu aşındırıcı aşınmanın neden olduğu aşınma miktarının, takım ile iş parçası arasındaki göreceli kayma mesafesi veya kesme mesafesiyle orantılı olduğuna inanılır.

Yapıştırıcı Aşınma

Yapışma, takım ve iş parçası malzemesi atom mesafelerinde temas ettiğinde oluşan bağlanma olgusuna denir. Yeterli basınç ve sıcaklık altında sürtünme yüzeylerinin gerçek temas yüzeyinde plastik deformasyon nedeniyle oluşan, sözde soğuk kaynak olgusudur. İki sürtünme yüzeyinin plastik deformasyonuyla oluşan taze yüzey atomları arasındaki yapışma kuvvetinin sonucudur. İki sürtünme yüzeyindeki yapışma noktaları, göreceli hareket nedeniyle kesilir veya gerilir ve karşı yüzey tarafından taşınır, bu da yapışma aşınmasına neden olur.

Adhesif aşınma, iki malzeme arasındaki temas yüzeylerinde, yumuşak malzeme tarafında veya sert malzeme tarafında meydana gelebilir. Genellikle, yapışkan noktaların bozulması daha düşük sertliğe sahip tarafta, yani iş parçası malzemesinde daha sık meydana gelir. Ancak, takım malzemesinde genellikle düzensiz yapı, iç gerilmeler, mikro çatlaklar, gözenekler ve yerel yumuşak noktalar gibi kusurlar bulunur, bu nedenle karbür takım yüzeyi de sıklıkla kırılır ve iş parçası malzemesi tarafından taşınarak yapışkan aşınma oluşturur. Yüksek hızlı çelik, seramik, kübik bor nitrür ve elmas takımların hepsi yapışma nedeniyle aşınma yaşayabilir. Semente karbürdeki karbür tanelerinin boyutu, yapışkan aşınmanın hızı üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Takım malzemesi ile iş parçası malzemesinin birbirine yapıştığı sıcaklık, yapışkan aşınmanın şiddetini büyük ölçüde etkiler. Karbür takımın iş parçası malzemesine göre sertlik oranı, takım yüzeyinin şekli ve yapısı, kesme koşulları ve işlem sisteminin sertliği gibi diğer faktörlerin hepsi yapışkan aşınmayı etkiler.

Difüzyon Aşınması

Kesme sırasında yüksek sıcaklıklar ve karbür takım yüzeyinin kimyasal reaktifliği yüksek olan yeni kesilmiş yüzeyle sürekli temas halinde olması nedeniyle, iki sürtünme yüzeyinin kimyasal elementleri birbirine yayılabilir. Bu, her ikisinin de kimyasal bileşiminde bir değişikliğe neden olarak takım malzemesinin özelliklerini zayıflatır ve aşınma sürecini şiddetlendirir. Difüzyon aşınması, kesme sıcaklığının artmasıyla artar. Belirli bir takım malzemesi için, sıcaklık arttıkça difüzyon hızı başlangıçta yavaşça artar ve sonra hızlanır. Farklı elementlerin farklı difüzyon oranları vardır, bu nedenle difüzyon aşınmasının şiddeti büyük ölçüde karbür takım malzemesinin kimyasal bileşimiyle ilgilidir. Ek olarak, difüzyon hızı ayrıca takım yüzeyindeki talaş tabakasının akış hızıyla da ilgilidir ve bu, talaşın tırmık yüzeyinden akma hızına karşılık gelir. Daha yavaş akış hızı daha yavaş difüzyona neden olur.

Şekil 1, difüzyon aşınmasını göstermektedir WC-Co çimentolu karbür, tungsten karbür (WC) ve kobaltın (Co) çeliğin yüzey tabakasına çözündüğünü ve bu yüzey tabakasının da arayüzde eridiğini gösterir. Şekilde, üst tabaka çelik, alt tabaka semente karbür ve ortadaki beyaz tabaka, içinde WC tanecikleri bulunan, yerel olarak erimiş bir alanda bulunan erimiş tabakadır. Eğim yüzündeki hilal şeklindeki çöküntüde sıcaklık daha yüksek olduğundan, difüzyon hızı yüksektir ve aşınma hızlı bir şekilde gerçekleşir. Aynı zamanda, sıcaklık belirli bir dereceye kadar yükseldiğinde yapışma meydana geldiğinden, difüzyon aşınması ve adhesif aşınma genellikle aynı anda meydana gelir ve kolayca hilal şeklindeki bir çöküntü oluşturur.

 

 

Kimyasal aşınma

Kimyasal aşınma, takım malzemesinin çevredeki ortamla (havadaki oksijen, kesme sıvılarındaki kükürt ve klor gibi aşırı basınç katkı maddeleri, vb.) kimyasal reaksiyona girerek, takım yüzeyinde daha düşük sertliğe sahip bir bileşik tabakası oluşturması ve daha sonra talaşlarla taşınarak takım aşınmasını hızlandırmasıyla belirli sıcaklıklarda; veya takım malzemesinin belirli bir ortam tarafından aşındırılmasıyla takım aşınmasına neden olmasıyla oluşur.

Normal takım aşınmasının ana tipleri arasında sert parçacık aşınması, yapışkan aşınma, difüzyon aşınması ve kimyasal aşınma bulunur ve bunlar arasında etkileşimler vardır. Farklı takım malzemeleri için, farklı kesme koşulları altında ve farklı iş parçası malzemeleri işlenirken, aşınmanın birincil nedeni bu tiplerden biri veya ikisi olabilir.

 

Araç Performansını İyileştirme Yöntemleri

Sinterlenmiş karbür takım malzemelerinin aşınma direnci ve tokluğunu dengelemek zor olduğundan, kullanıcılar yalnızca belirli işleme nesneleri ve koşullarına göre çeşitli sinterlenmiş karbür sınıflarından uygun takım malzemelerini seçebilirler ve bu da sinterlenmiş karbür takımların seçimi ve yönetimi için sakınca yaratır. Sinterlenmiş karbür takım malzemelerinin kapsamlı kesme performansını daha da iyileştirmek için, mevcut araştırma odakları aşağıdaki hususları içerir:

Tahıl Rafinasyonu

Sert fazın tane boyutunun rafine edilmesi, sert fazın taneler arası yüzey alanının artırılması ve taneler arası bağlanma mukavemetinin geliştirilmesiyle, çimentolu karbür takım malzemelerinin mukavemeti ve aşınma direnci iyileştirilebilir. WC tane boyutu alt mikron seviyelerine düşürüldüğünde, malzemenin sertliği, tokluğu, mukavemeti ve aşınma direnci artırılabilir ve tam yoğunlaştırma için gereken sıcaklık da azaltılabilir. Geleneksel çimentolu karbürün tane boyutu 3~5μm'dir, ince taneli çimentolu karbürün tane boyutu 1~1.5μm'dir (mikron seviyesi) ve ultra ince taneli çimentolu karbürün tane boyutu 0.5μm'nin altında olabilir (alt mikron, nano seviye). Yaygın tane rafine etme işlemleri arasında fiziksel buhar biriktirme, kimyasal buhar biriktirme, plazma biriktirme ve mekanik alaşımlama bulunur. Bu tanecik rafine etme işlemleri henüz olgunlaşmadığından, nano tanecikler çimentolu karbürün sinterlenmesi sırasında kolayca kaba taneciklere dönüşür ve taneciklerin genel büyümesi malzeme mukavemetinde azalmaya yol açar. Tek tek kaba WC tanecikleri genellikle malzeme kırılmasına neden olan önemli bir faktördür. Öte yandan, ince tanecikli çimentolu karbür nispeten pahalıdır ve bu da tanıtımını ve uygulamasını kısıtlar.

Karbür takımlar için Yüzey, Genel Isıl İşlem ve Döngü Isıl İşlemi

İyi tokluğa sahip çimentolu karbürlerin yüzeylerinde nitrürleme ve borlama gibi yüzey işlemleri, yüzey aşınma direncini etkili bir şekilde iyileştirebilir. İyi aşınma direncine sahip ancak düşük tokluğa sahip çimentolu karbürler için, genel ısıl işlem, malzemedeki bağlanma bileşimini ve yapıyı değiştirebilir, WC sert fazının bitişikliğini azaltabilir ve böylece çimentolu karbürün mukavemetini ve tokluğunu iyileştirebilir. Tanecik sınırlarındaki stresi hafifletmek veya ortadan kaldırmak için çevrimsel ısıl işlem süreçlerinin kullanılması, çimentolu karbür malzemelerin genel performansını kapsamlı bir şekilde iyileştirebilir.

Nadir Metallerin Eklenmesi

Nadir metal ekleme karbitTaC ve NbC gibi s, çimentolu karbür malzemelere, orijinal sert fazlar WC ve TiC ile karmaşık katı çözelti yapıları oluşturabilir ve sert faz yapısını daha da güçlendirebilir. Aynı zamanda, sert faz tanelerinin büyümesini engelleyebilir ve yapının düzgünlüğünü artırabilir, bu da çimentolu karbürün kapsamlı performansını iyileştirmek için büyük ölçüde faydalıdır. Standart P, K, M çimentolu karbür sınıflarında, Ta(Nb)C eklenmiş sınıflar vardır (özellikle M sınıfında daha fazla).