Kuda yang baik membutuhkan pelana yang bagus dan menggunakan peralatan permesinan CNC yang canggih. Jika alat yang digunakan salah, maka percuma! Pemilihan material perkakas yang tepat mempunyai dampak besar terhadap masa pakai perkakas, efisiensi pemrosesan, kualitas pemrosesan, dan biaya pemrosesan. Artikel ini memberikan informasi bermanfaat tentang ilmu pisau, kumpulkan dan teruskan, mari kita belajar bersama.
Bahan perkakas harus mempunyai sifat dasar
Pemilihan bahan perkakas mempunyai dampak besar terhadap masa pakai perkakas, efisiensi pemrosesan, kualitas pemrosesan, dan biaya pemrosesan. Alat harus tahan terhadap tekanan tinggi, suhu tinggi, gesekan, benturan dan getaran saat memotong. Oleh karena itu, bahan perkakas harus mempunyai sifat dasar sebagai berikut:
(1) Kekerasan dan ketahanan aus. Kekerasan material perkakas harus lebih tinggi dari kekerasan material benda kerja yang umumnya harus diatas 60HRC. Semakin tinggi kekerasan material perkakas, semakin baik pula ketahanan ausnya.
(2) Kekuatan dan ketangguhan. Bahan perkakas harus memiliki kekuatan dan ketangguhan yang tinggi untuk menahan gaya pemotongan, benturan dan getaran, serta mencegah patah getas dan terkelupasnya pahat.
(3) Tahan panas. Bahan perkakas memiliki ketahanan panas yang baik, tahan suhu pemotongan tinggi, dan memiliki ketahanan oksidasi yang baik.
(4) Kinerja proses dan ekonomi. Bahan perkakas harus memiliki kinerja penempaan yang baik, kinerja perlakuan panas, kinerja pengelasan; kinerja penggilingan, dll., dan harus mengejar rasio kinerja-harga yang tinggi.
Jenis, sifat, karakteristik, dan aplikasi bahan perkakas
1. Bahan alat berlian
Intan adalah alotrop karbon dan merupakan bahan paling keras yang ditemukan di alam. Alat pemotong berlian memiliki kekerasan tinggi, ketahanan aus yang tinggi, dan konduktivitas termal yang tinggi, dan banyak digunakan dalam pengolahan logam non-ferrous dan bahan non-logam. Khususnya pada pemotongan aluminium dan paduan silikon-aluminium berkecepatan tinggi, perkakas berlian merupakan jenis perkakas pemotong utama yang sulit diganti. Perkakas berlian yang dapat mencapai efisiensi tinggi, stabilitas tinggi, dan masa pakai yang lama merupakan perkakas yang sangat diperlukan dan penting dalam permesinan CNC modern.
⑴ Jenis alat berlian
① Alat berlian alami: Berlian alami telah digunakan sebagai alat pemotong selama ratusan tahun. Perkakas berlian kristal tunggal alami telah digiling halus untuk membuat ujung tombaknya sangat tajam. Radius ujung tombak bisa mencapai 0,002μm, yang dapat mencapai pemotongan ultra-tipis. Ini dapat memproses presisi benda kerja yang sangat tinggi dan kekasaran permukaan yang sangat rendah. Ini adalah alat pemesinan ultra-presisi yang diakui, ideal, dan tak tergantikan.
② Alat pemotong berlian PCD: Harga berlian alami mahal. Intan yang paling banyak digunakan dalam proses pemotongan adalah intan polikristalin (PCD). Sejak awal tahun 1970-an, berlian polikristalin (berlian Polycrystauine, disebut sebagai bilah PCD) yang dibuat menggunakan teknologi sintesis suhu tinggi dan tekanan tinggi telah dikembangkan. Setelah kesuksesannya, alat pemotong berlian alami telah banyak digantikan oleh berlian polikristalin buatan. Bahan baku PCD kaya akan sumbernya, dan harganya hanya sepersepuluh dari harga berlian alami. Alat pemotong PCD tidak dapat digiling untuk menghasilkan alat pemotong yang sangat tajam. Kualitas permukaan mata potong dan benda kerja yang diproses tidak sebaik berlian alam. Saat ini masih belum mudah untuk memproduksi bilah PCD dengan pemecah chip di industri. Oleh karena itu, PCD hanya dapat digunakan untuk pemotongan presisi logam non-ferrous dan non-logam, dan sulit untuk mencapai pemotongan presisi sangat tinggi. Pemotongan cermin presisi.
③ Alat pemotong berlian CVD: Sejak akhir 1970an hingga awal 1980an, teknologi berlian CVD muncul di Jepang. Berlian CVD mengacu pada penggunaan deposisi uap kimia (CVD) untuk mensintesis film berlian pada matriks heterogen (seperti semen karbida, keramik, dll.). Berlian CVD memiliki struktur dan karakteristik yang sama persis dengan berlian alami. Performa berlian CVD sangat mirip dengan berlian alami. Ia memiliki keunggulan berlian kristal tunggal alami dan berlian polikristalin (PCD), dan mengatasi kekurangannya sampai batas tertentu.
⑵ Karakteristik kinerja alat berlian
① Kekerasan dan ketahanan aus yang sangat tinggi: Berlian alami adalah bahan paling keras yang ditemukan di alam. Diamond memiliki ketahanan aus yang sangat tinggi. Saat memproses bahan dengan kekerasan tinggi, umur perkakas intan 10 hingga 100 kali lipat dari perkakas karbida, atau bahkan ratusan kali lipat.
② Memiliki koefisien gesekan yang sangat rendah: Koefisien gesekan antara berlian dan beberapa logam non-besi lebih rendah dibandingkan alat pemotong lainnya. Koefisien gesekannya rendah, deformasi selama pemrosesan kecil, dan gaya pemotongan dapat dikurangi.
③ Ujung tajamnya sangat tajam: Ujung tajam alat intan dapat digiling dengan sangat tajam. Alat berlian kristal tunggal alami bisa setinggi 0,002~0,008μm, yang dapat melakukan pemotongan ultra-tipis dan pemrosesan ultra-presisi.
④ Konduktivitas termal yang tinggi: Berlian memiliki konduktivitas termal dan difusivitas termal yang tinggi, sehingga panas pemotongan mudah hilang dan suhu bagian pemotongan alat rendah.
⑤ Memiliki koefisien muai panas yang lebih rendah: Koefisien muai panas intan beberapa kali lebih kecil dibandingkan dengan karbida semen, dan perubahan ukuran pahat yang disebabkan oleh panas pemotongan sangat kecil, yang sangat penting untuk pemesinan presisi dan ultra-presisi yang memerlukan ketelitian dimensi yang tinggi.
⑶ Penerapan alat berlian
Perkakas berlian sebagian besar digunakan untuk pemotongan halus dan pengeboran logam non-ferrous dan bahan non-logam dengan kecepatan tinggi. Cocok untuk memproses berbagai non-logam tahan aus, seperti blanko metalurgi serbuk fiberglass, bahan keramik, dll.; berbagai logam non-besi tahan aus, seperti berbagai paduan silikon-aluminium; dan pemrosesan akhir berbagai logam non-ferrous.
Kerugian dari perkakas berlian adalah stabilitas termalnya buruk. Ketika suhu pemotongan melebihi 700℃~800℃, kekerasannya akan hilang sepenuhnya. Selain itu, tidak cocok untuk memotong logam besi karena intan (karbon) mudah bereaksi dengan besi pada suhu tinggi. Aksi atom mengubah atom karbon menjadi struktur grafit, dan alat tersebut mudah rusak.
2. Bahan alat boron nitrida kubik
Cubic boron nitride (CBN), material superhard kedua yang disintesis menggunakan metode yang mirip dengan pembuatan berlian, berada di urutan kedua setelah berlian dalam hal kekerasan dan konduktivitas termal. Ia memiliki stabilitas termal yang sangat baik dan dapat dipanaskan hingga 10.000C di atmosfer. Tidak ada oksidasi yang terjadi. CBN memiliki sifat kimia yang sangat stabil untuk logam besi dan dapat digunakan secara luas dalam pengolahan produk baja.
⑴ Jenis alat pemotong boron nitrida kubik
Cubic boron nitride (CBN) merupakan zat yang tidak ada di alam. Ini dibagi menjadi kristal tunggal dan polikristalin, yaitu kristal tunggal CBN dan boron nitrida kubik polikristalin (Polycrystalline Cubic Bornnitride, disingkat PCBN). CBN merupakan salah satu alotrop boron nitrida (BN) dan memiliki struktur mirip intan.
PCBN (polikristalin kubik boron nitrida) adalah bahan polikristalin di mana bahan CBN halus disinter bersama melalui fase pengikatan (TiC, TiN, Al, Ti, dll.) di bawah suhu dan tekanan tinggi. Saat ini bahan ini merupakan bahan sintesis buatan yang paling sulit kedua. Bahan perkakas intan, bersama dengan intan, secara kolektif disebut bahan perkakas superkeras. PCBN terutama digunakan untuk membuat pisau atau perkakas lainnya.
Alat pemotong PCBN dapat dibagi menjadi bilah PCBN padat dan bilah komposit PCBN yang disinter dengan karbida.
Bilah komposit PCBN dibuat dengan cara menyinter lapisan PCBN dengan ketebalan 0,5 hingga 1,0 mm pada semen karbida dengan kekuatan dan ketangguhan yang baik. Kinerjanya memadukan ketangguhan yang baik dengan kekerasan tinggi dan ketahanan aus. Ini memecahkan masalah kekuatan lentur yang rendah dan kesulitan pengelasan pada bilah CBN.
⑵ Sifat utama dan karakteristik boron nitrida kubik
Meskipun kekerasan kubik boron nitrida sedikit lebih rendah daripada berlian, kekerasannya jauh lebih tinggi dibandingkan bahan dengan kekerasan tinggi lainnya. Keunggulan CBN yang luar biasa adalah stabilitas termalnya yang jauh lebih tinggi dibandingkan intan, mencapai suhu di atas 1200°C (berlian 700-800°C). Keuntungan luar biasa lainnya adalah bersifat inert secara kimia dan tidak bereaksi dengan besi pada suhu 1200-1300°C. reaksi. Karakteristik kinerja utama boron nitrida kubik adalah sebagai berikut.
① Kekerasan tinggi dan ketahanan aus: Struktur kristal CBN mirip dengan berlian, dan memiliki kekerasan serta kekuatan yang mirip dengan berlian. PCBN sangat cocok untuk memproses material dengan kekerasan tinggi yang sebelumnya hanya dapat digiling, dan dapat memperoleh kualitas permukaan benda kerja yang lebih baik.
② Stabilitas termal yang tinggi: Ketahanan panas CBN dapat mencapai 1400~1500℃, hampir 1 kali lebih tinggi dari ketahanan panas berlian (700~800℃). Perkakas PCBN dapat memotong paduan suhu tinggi dan baja yang diperkeras dengan kecepatan tinggi 3 hingga 5 kali lebih tinggi daripada perkakas karbida.
③ Stabilitas kimia yang sangat baik: Tidak ada interaksi kimia dengan bahan berbahan besi hingga 1200-1300°C, dan tidak akan aus setajam berlian. Saat ini, kekerasan semen karbida masih dapat dipertahankan; Alat PCBN cocok untuk memotong bagian baja yang dipadamkan dan besi cor dingin, dapat digunakan secara luas dalam pemotongan besi cor berkecepatan tinggi.
④ Konduktivitas termal yang baik: Meskipun konduktivitas termal CBN tidak dapat mengimbangi intan, konduktivitas termal PCBN di antara berbagai bahan perkakas adalah yang kedua setelah intan, dan jauh lebih tinggi daripada baja berkecepatan tinggi dan karbida disemen.
⑤ Memiliki koefisien gesekan yang lebih rendah: Koefisien gesekan yang rendah dapat menyebabkan penurunan gaya pemotongan selama pemotongan, penurunan suhu pemotongan, dan peningkatan kualitas permukaan mesin.
⑶ Penerapan alat pemotong boron nitrida kubik
Boron nitrida kubik cocok untuk menyelesaikan berbagai material yang sulit dipotong seperti baja padam, besi cor keras, paduan suhu tinggi, karbida semen, dan bahan semprotan permukaan. Akurasi pemrosesan bisa mencapai IT5 (lubangnya IT6), dan nilai kekasaran permukaan bisa sekecil Ra1,25~0,20μm.
Bahan perkakas boron nitrida kubik memiliki ketangguhan dan kekuatan lentur yang buruk. Oleh karena itu, alat pemutar boron nitrida kubik tidak cocok untuk pemesinan kasar pada kecepatan rendah dan beban tumbukan tinggi; pada saat yang sama, bahan tersebut tidak cocok untuk memotong bahan dengan plastisitas tinggi (seperti paduan aluminium, paduan tembaga, paduan berbasis nikel, baja dengan plastisitas tinggi, dll.), karena pemotongan ini Tepian yang serius akan terjadi saat bekerja dengan logam, memperburuk permukaan mesin.
3. bahan alat keramik
Alat pemotong keramik memiliki ciri-ciri kekerasan yang tinggi, ketahanan aus yang baik, ketahanan panas dan kestabilan kimia yang sangat baik, serta tidak mudah terikat dengan logam. Perkakas keramik memainkan peran yang sangat penting dalam pemesinan CNC. Perkakas keramik telah menjadi salah satu perkakas utama untuk pemotongan dan pemrosesan material yang sulit dikerjakan dengan kecepatan tinggi. Alat pemotong keramik banyak digunakan dalam pemotongan berkecepatan tinggi, pemotongan kering, pemotongan keras, dan pemotongan material yang sulit dikerjakan. Perkakas keramik dapat secara efisien memproses material dengan tingkat kekerasan tinggi yang tidak dapat diproses sama sekali oleh perkakas tradisional, sehingga mewujudkan “pembubutan alih-alih penggilingan”; kecepatan potong optimal perkakas keramik bisa 2 hingga 10 kali lebih tinggi dibandingkan perkakas karbida, sehingga sangat meningkatkan efisiensi produksi pemotongan. ; Bahan baku utama yang digunakan pada bahan perkakas keramik merupakan unsur yang paling melimpah di kerak bumi. Oleh karena itu, promosi dan penerapan peralatan keramik sangat penting untuk meningkatkan produktivitas, mengurangi biaya pemrosesan, dan menghemat logam mulia yang strategis. Ini juga akan sangat mendorong perkembangan teknologi pemotongan. kemajuan.
⑴ Jenis bahan perkakas keramik
Jenis bahan perkakas keramik secara umum dapat dibagi menjadi tiga kategori: keramik berbahan dasar alumina, keramik berbahan dasar silikon nitrida, dan keramik berbahan dasar silikon nitrida-alumina komposit. Diantaranya, bahan perkakas keramik berbahan dasar alumina dan silikon nitrida adalah yang paling banyak digunakan. Kinerja keramik berbahan dasar silikon nitrida lebih unggul dibandingkan keramik berbahan dasar alumina.
⑵ Kinerja dan karakteristik alat pemotong keramik
① Kekerasan tinggi dan ketahanan aus yang baik: Meskipun kekerasan alat pemotong keramik tidak setinggi PCD dan PCBN, kekerasannya jauh lebih tinggi dibandingkan alat pemotong karbida dan baja berkecepatan tinggi, mencapai 93-95HRA. Alat pemotong keramik dapat memproses bahan dengan kekerasan tinggi yang sulit diproses dengan alat pemotong tradisional dan cocok untuk pemotongan berkecepatan tinggi dan pemotongan keras.
② Ketahanan suhu tinggi dan ketahanan panas yang baik: Alat pemotong keramik masih dapat memotong pada suhu tinggi di atas 1200°C. Alat pemotong keramik memiliki sifat mekanik suhu tinggi yang baik. Alat pemotong keramik A12O3 memiliki ketahanan oksidasi yang sangat baik. Sekalipun ujung tombaknya dalam keadaan panas membara, ia dapat digunakan terus menerus. Oleh karena itu, perkakas keramik dapat mencapai pemotongan kering, sehingga menghilangkan kebutuhan akan cairan pemotongan.
③ Stabilitas kimia yang baik: Alat pemotong keramik tidak mudah terikat dengan logam, tahan korosi serta memiliki stabilitas kimia yang baik, sehingga dapat mengurangi keausan ikatan pada alat pemotong.
④ Koefisien gesekan rendah: Afinitas antara perkakas keramik dan logam kecil, dan koefisien gesekan rendah, yang dapat mengurangi gaya potong dan suhu pemotongan.
⑶ Pisau keramik mempunyai kegunaan
Keramik merupakan salah satu material perkakas yang banyak digunakan untuk finishing berkecepatan tinggi dan semi-finishing. Alat pemotong keramik cocok untuk memotong berbagai besi cor (besi cor abu-abu, besi ulet, besi cor lunak, besi cor dingin, besi cor tahan aus paduan tinggi) dan bahan baja (baja struktural karbon, baja struktural paduan, baja kekuatan tinggi, baja mangan tinggi, baja padam, dll.), juga dapat digunakan untuk memotong paduan tembaga, grafit, plastik rekayasa, dan material komposit.
Sifat material alat pemotong keramik memiliki masalah kekuatan lentur yang rendah dan ketangguhan impak yang buruk, sehingga tidak cocok untuk memotong pada kecepatan rendah dan beban impak.
4. Bahan perkakas dilapisi
Pelapisan alat pemotong merupakan salah satu cara penting untuk meningkatkan kinerja alat. Munculnya perkakas berlapis telah membawa terobosan besar dalam kinerja pemotongan perkakas pemotong. Perkakas berlapis dilapisi dengan satu atau lebih lapisan senyawa tahan api dengan ketahanan aus yang baik pada badan perkakas dengan ketangguhan yang baik. Ini menggabungkan matriks pahat dengan lapisan keras, sehingga sangat meningkatkan kinerja pahat. Perkakas yang dilapisi dapat meningkatkan efisiensi pemrosesan, meningkatkan keakuratan pemrosesan, memperpanjang masa pakai perkakas, dan mengurangi biaya pemrosesan.
Sekitar 80% alat pemotong yang digunakan pada peralatan mesin CNC baru menggunakan alat berlapis. Perkakas berlapis akan menjadi variasi perkakas terpenting dalam bidang permesinan CNC di masa depan.
⑴ Jenis perkakas berlapis
Menurut metode pelapisan yang berbeda, perkakas pelapis dapat dibagi menjadi perkakas pelapis deposisi uap kimia (CVD) dan perkakas pelapis deposisi uap fisik (PVD). Alat pemotong karbida berlapis umumnya menggunakan metode deposisi uap kimia, dan suhu deposisi sekitar 1000°C. Alat pemotong baja kecepatan tinggi berlapis umumnya menggunakan metode deposisi uap fisik, dan suhu deposisi sekitar 500°C;
Menurut bahan substrat yang berbeda dari perkakas yang dilapisi, perkakas yang dilapisi dapat dibagi menjadi perkakas yang dilapisi karbida, perkakas yang dilapisi baja kecepatan tinggi, dan perkakas yang dilapisi pada keramik dan bahan superkeras (berlian dan kubik boron nitrida).
Menurut sifat bahan pelapisnya, perkakas yang dilapisi dapat dibagi menjadi dua kategori, yaitu perkakas yang dilapisi “keras” dan perkakas yang dilapisi 'lunak'. Tujuan utama yang dicapai oleh perkakas berlapis “keras” adalah kekerasan tinggi dan ketahanan aus. Keunggulan utamanya adalah kekerasan tinggi dan ketahanan aus yang baik, biasanya pelapis TiC dan TiN. Tujuan yang dicapai oleh perkakas pelapis “lunak” adalah koefisien gesekan yang rendah, disebut juga dengan perkakas pelumasan sendiri, yang gesekan dengan material benda kerja Koefisiennya sangat rendah, hanya sekitar 0,1, yang dapat mengurangi daya rekat, mengurangi gesekan, dan mengurangi pemotongan. gaya dan suhu pemotongan.
Alat pemotong nanocoating (Nanoeoating) baru-baru ini dikembangkan. Perkakas berlapis tersebut dapat menggunakan kombinasi bahan pelapis yang berbeda (seperti logam/logam, logam/keramik, keramik/keramik, dll.) untuk memenuhi persyaratan fungsional dan kinerja yang berbeda. Lapisan nano yang dirancang dengan baik dapat membuat bahan perkakas memiliki fungsi pengurang gesekan dan anti aus yang sangat baik serta sifat pelumasan sendiri, sehingga cocok untuk pemotongan kering berkecepatan tinggi.
⑵ Karakteristik alat pemotong berlapis
① Kinerja mekanik dan pemotongan yang baik: Perkakas berlapis menggabungkan sifat-sifat bahan dasar dan bahan pelapis yang sangat baik. Mereka tidak hanya menjaga ketangguhan yang baik dan kekuatan bahan dasar yang tinggi, tetapi juga memiliki kekerasan yang tinggi, ketahanan aus yang tinggi dan koefisien gesekan yang rendah. Oleh karena itu, kecepatan potong perkakas yang dilapisi dapat ditingkatkan lebih dari 2 kali lipat dibandingkan dengan perkakas yang tidak dilapisi, dan laju pemakanan yang lebih tinggi diperbolehkan. Masa pakai alat yang dilapisi juga ditingkatkan.
② Keserbagunaan yang kuat: Perkakas berlapis memiliki keserbagunaan yang luas dan memperluas jangkauan pemrosesan secara signifikan. Satu alat yang dilapisi dapat menggantikan beberapa alat yang tidak dilapisi.
③ Ketebalan lapisan: Dengan bertambahnya ketebalan lapisan, umur pahat juga akan meningkat, tetapi ketika ketebalan lapisan mencapai saturasi, umur pahat tidak lagi meningkat secara signifikan. Lapisan yang terlalu tebal akan mudah terkelupas; jika lapisannya terlalu tipis, ketahanan ausnya akan buruk.
④ Kemampuan penggilingan ulang: Pisau yang dilapisi memiliki kemampuan penggilingan ulang yang buruk, peralatan pelapisan yang rumit, persyaratan proses yang tinggi, dan waktu pelapisan yang lama.
⑤ Bahan pelapis: Perkakas dengan bahan pelapis berbeda memiliki performa pemotongan yang berbeda. Misalnya: saat memotong dengan kecepatan rendah, lapisan TiC memiliki kelebihan; saat memotong dengan kecepatan tinggi, TiN lebih cocok.
⑶Aplikasi alat pemotong berlapis
Perkakas berlapis memiliki potensi besar dalam bidang permesinan CNC dan akan menjadi variasi perkakas terpenting dalam bidang permesinan CNC di masa depan. Teknologi pelapisan telah diterapkan pada pabrik akhir, reamer, mata bor, alat pemrosesan lubang komposit, kompor roda gigi, pemotong pembentuk roda gigi, pemotong pencukur roda gigi, bros pembentuk, dan berbagai sisipan yang dapat diindeks dengan penjepit mesin untuk memenuhi berbagai persyaratan pemrosesan pemotongan berkecepatan tinggi. Kebutuhan material seperti baja dan besi cor, paduan tahan panas dan logam non-ferrous.
5. Bahan alat karbida
Alat pemotong karbida, khususnya alat pemotong karbida yang dapat diindeks, merupakan produk unggulan alat permesinan CNC. Sejak tahun 1980-an, variasi berbagai alat pemotong atau sisipan karbida integral dan dapat diindeks telah diperluas ke berbagai jenis. Berbagai bidang perkakas pemotong, di mana perkakas karbida yang dapat diindeks telah berkembang dari perkakas pembubutan sederhana dan pemotong penggilingan muka ke berbagai bidang perkakas presisi, kompleks, dan pembentuk.
⑴ Jenis alat pemotong karbida
Menurut komposisi kimia utamanya, semen karbida dapat dibagi menjadi karbida semen berbahan dasar tungsten karbida dan karbida semen berbahan dasar titanium karbon (nitrida) (TiC(N)).
Karbida semen berbahan dasar tungsten karbida mencakup tiga jenis: tungsten cobalt (YG), tungsten cobalt titanium (YT), dan rare carbide add (YW). Masing-masing mempunyai kelebihan dan kekurangan masing-masing. Komponen utamanya adalah tungsten carbide (WC) dan titanium carbide. (TiC), tantalum karbida (TaC), niobium karbida (NbC), dll. Fase ikatan logam yang umum digunakan adalah Co.
Karbida semen berbahan dasar karbon titanium (nitrida) adalah karbida yang disemen dengan TiC sebagai komponen utamanya (ada yang menambahkan karbida atau nitrida lain). Fasa ikatan logam yang umum digunakan adalah Mo dan Ni.
ISO (Organisasi Internasional untuk Standardisasi) membagi pemotongan karbida menjadi tiga kategori:
Kelas K, termasuk Kl0~K40, setara dengan kelas YG di negara saya (komponen utamanya adalah WC.Co).
Kategori P, termasuk P01 ~ P50, setara dengan kategori YT negara saya (komponen utamanya adalah WC.TiC.Co).
Kelas M, termasuk M10~M40, setara dengan kelas YW di negara saya (komponen utamanya adalah WC-TiC-TaC(NbC)-Co).
Setiap tingkatan mewakili serangkaian paduan mulai dari kekerasan tinggi hingga ketangguhan maksimum dengan angka antara 01 dan 50.
⑵ Karakteristik kinerja alat pemotong karbida
① Kekerasan tinggi: Alat pemotong karbida terbuat dari karbida dengan kekerasan dan titik leleh tinggi (disebut fase keras) dan pengikat logam (disebut fase ikatan) melalui metalurgi serbuk, dengan kekerasan 89 hingga 93HRA. , jauh lebih tinggi dari baja berkecepatan tinggi. Pada suhu 5400C, kekerasannya masih bisa mencapai 82~87HRA, sama dengan kekerasan baja berkecepatan tinggi pada suhu kamar (83~86HRA). Nilai kekerasan semen karbida berubah seiring dengan sifat, jumlah, ukuran partikel karbida dan kandungan fasa ikatan logam, dan umumnya menurun dengan bertambahnya kandungan fasa logam pengikat. Ketika kandungan fase pengikatnya sama, kekerasan paduan YT lebih tinggi dibandingkan paduan YG, dan paduan yang ditambahkan TaC (NbC) memiliki kekerasan suhu tinggi yang lebih tinggi.
② Kekuatan dan ketangguhan lentur: Kekuatan lentur karbida semen yang umum digunakan berkisar antara 900 hingga 1500MPa. Semakin tinggi kandungan fasa pengikat logam maka kekuatan lenturnya semakin tinggi. Jika kandungan pengikatnya sama, kekuatan paduan tipe YG (WC-Co) lebih tinggi dibandingkan paduan tipe YT (WC-TiC-Co), dan seiring dengan peningkatan kandungan TiC, kekuatannya menurun. Karbida yang disemen adalah bahan yang rapuh, dan ketangguhan impaknya pada suhu kamar hanya 1/30 hingga 1/8 dari baja berkecepatan tinggi.
⑶ Penerapan alat pemotong karbida yang umum digunakan
Paduan YG terutama digunakan untuk memproses besi tuang, logam non-ferrous, dan bahan non-logam. Karbida semen berbutir halus (seperti YG3X, YG6X) memiliki kekerasan dan ketahanan aus yang lebih tinggi dibandingkan karbida berbutir sedang dengan kandungan kobalt yang sama. Sangat cocok untuk memproses beberapa besi cor keras khusus, baja tahan karat austenitik, paduan tahan panas, paduan Titanium, perunggu keras dan bahan isolasi tahan aus, dll.
Keunggulan luar biasa dari karbida semen tipe YT adalah kekerasannya yang tinggi, ketahanan panas yang baik, kekerasan dan kekuatan tekan yang lebih tinggi pada suhu tinggi dibandingkan tipe YG, dan ketahanan oksidasi yang baik. Oleh karena itu, jika pisau diharuskan memiliki ketahanan panas dan ketahanan aus yang lebih tinggi, sebaiknya pilih grade dengan kandungan TiC yang lebih tinggi. Paduan YT cocok untuk mengolah bahan plastik seperti baja, tetapi tidak cocok untuk memproses paduan titanium dan paduan silikon-aluminium.
Paduan YW memiliki sifat paduan YG dan YT, serta memiliki sifat komprehensif yang baik. Dapat digunakan untuk mengolah baja, besi cor dan logam non-ferrous. Jika kandungan kobalt dari jenis paduan ini ditingkatkan secara tepat, kekuatannya bisa sangat tinggi dan dapat digunakan untuk pemesinan kasar dan pemotongan terputus pada berbagai material yang sulit dikerjakan.
6． Alat pemotong baja berkecepatan tinggi
Baja Berkecepatan Tinggi (HSS) adalah baja perkakas paduan tinggi yang menambahkan lebih banyak elemen paduan seperti W, Mo, Cr, dan V. Perkakas pemotong baja berkecepatan tinggi memiliki kinerja komprehensif yang sangat baik dalam hal kekuatan, ketangguhan, dan kemampuan proses. Pada perkakas potong yang rumit, terutama yang bentuk bilahnya rumit seperti perkakas pengolah lubang, pemotong frais, perkakas ulir, perkakas broaching, perkakas pemotong roda gigi, dan lain-lain, masih digunakan baja berkecepatan tinggi. menempati posisi dominan. Pisau baja berkecepatan tinggi mudah diasah untuk menghasilkan ujung tajam.
Menurut kegunaan yang berbeda, baja kecepatan tinggi dapat dibagi menjadi baja kecepatan tinggi untuk keperluan umum dan baja kecepatan tinggi berkinerja tinggi.
⑴ Alat pemotong baja berkecepatan tinggi untuk keperluan umum
Baja berkecepatan tinggi untuk keperluan umum. Secara umum, dapat dibagi menjadi dua kategori: baja tungsten dan baja tungsten-molibdenum. Baja berkecepatan tinggi jenis ini mengandung 0,7% hingga 0,9% (C). Menurut kandungan tungsten yang berbeda dalam baja, dapat dibagi menjadi baja tungsten dengan kandungan W 12% atau 18%, baja tungsten-molibdenum dengan kandungan W 6% atau 8%, dan baja molibdenum dengan kandungan W. dari 2% atau tidak ada W. . Baja berkecepatan tinggi untuk keperluan umum memiliki kekerasan tertentu (63-66HRC) dan ketahanan aus, kekuatan dan ketangguhan tinggi, plastisitas dan teknologi pemrosesan yang baik, sehingga banyak digunakan dalam pembuatan berbagai perkakas kompleks.
① Baja tungsten: Kelas umum baja tungsten baja berkecepatan tinggi untuk keperluan umum adalah W18Cr4V, (disebut sebagai W18). Ini memiliki kinerja keseluruhan yang baik. Kekerasan suhu tinggi pada 6000C adalah 48,5HRC, dan dapat digunakan untuk memproduksi berbagai perkakas kompleks. Keunggulannya adalah kemampuan penggilingan yang baik dan sensitivitas dekarburisasi yang rendah, namun karena kandungan karbida yang tinggi, distribusi yang tidak merata, partikel yang besar, serta kekuatan dan ketangguhan yang rendah.
② Baja tungsten-molibdenum: mengacu pada baja berkecepatan tinggi yang diperoleh dengan mengganti bagian tungsten dalam baja tungsten dengan molibdenum. Kelas khas baja tungsten-molibdenum adalah W6Mo5Cr4V2, (disebut sebagai M2). Partikel karbida M2 halus dan seragam, serta kekuatan, ketangguhan, dan plastisitas suhu tinggi lebih baik daripada W18Cr4V. Jenis baja tungsten-molibdenum lainnya adalah W9Mo3Cr4V (disingkat W9). Stabilitas termalnya sedikit lebih tinggi dari baja M2, kekuatan lentur dan ketangguhannya lebih baik daripada W6M05Cr4V2, dan memiliki kemampuan proses yang baik.
⑵ Alat pemotong baja berkecepatan tinggi berkinerja tinggi
Baja berkecepatan tinggi berperforma tinggi mengacu pada jenis baja baru yang menambahkan sejumlah kandungan karbon, kandungan vanadium, dan elemen paduan seperti Co dan Al ke dalam komposisi baja berkecepatan tinggi untuk keperluan umum, sehingga meningkatkan ketahanan panas dan ketahanan ausnya. . Terutama ada kategori berikut:
① Baja berkecepatan tinggi karbon tinggi. Baja berkecepatan tinggi karbon tinggi (seperti 95W18Cr4V) memiliki kekerasan tinggi pada suhu kamar dan suhu tinggi. Sangat cocok untuk pembuatan dan pemrosesan baja biasa dan besi tuang, mata bor, reamer, keran dan pemotong frais dengan persyaratan ketahanan aus yang tinggi, atau perkakas untuk memproses material yang lebih keras. Tidak cocok untuk menahan benturan yang besar.
② Baja kecepatan tinggi vanadium tinggi. Nilai tipikal, seperti W12Cr4V4Mo, (disebut EV4), memiliki kandungan V yang ditingkatkan menjadi 3% hingga 5%, memiliki ketahanan aus yang baik, dan cocok untuk memotong bahan yang menyebabkan keausan alat yang hebat, seperti serat, karet keras, plastik , dll., dan juga dapat digunakan untuk memproses Bahan seperti baja tahan karat, baja berkekuatan tinggi, dan paduan suhu tinggi.
③ Baja kecepatan tinggi kobalt. Ini adalah baja berkecepatan tinggi super keras yang mengandung kobalt. Nilai umum, seperti W2Mo9Cr4VCo8, (disebut M42), memiliki kekerasan yang sangat tinggi. Kekerasannya bisa mencapai 69-70HRC. Sangat cocok untuk memproses baja tahan panas berkekuatan tinggi yang sulit digunakan, paduan suhu tinggi, paduan titanium, dll. Bahan pemrosesan: M42 memiliki kemampuan penggilingan yang baik dan cocok untuk membuat perkakas yang presisi dan rumit, tetapi tidak cocok untuk bekerja dalam kondisi pemotongan benturan.
④ Baja aluminium berkecepatan tinggi. Ini adalah baja berkecepatan tinggi super keras yang mengandung aluminium. Nilai umumnya adalah, misalnya, W6Mo5Cr4V2Al, (disebut 501). Kekerasan suhu tinggi pada 6000C juga mencapai 54HRC. Performa pemotongannya setara dengan M42. Sangat cocok untuk pembuatan pemotong penggilingan, mata bor, reamer, pemotong roda gigi, dan bros. dll., digunakan untuk mengolah bahan seperti baja paduan, baja tahan karat, baja berkekuatan tinggi, dan paduan suhu tinggi.
⑤ Baja berkecepatan tinggi super keras nitrogen. Nilai tipikal, seperti W12M03Cr4V3N, disebut sebagai (V3N), adalah baja berkecepatan tinggi super keras yang mengandung nitrogen. Kekerasan, kekuatan, dan ketangguhannya setara dengan M42. Mereka dapat digunakan sebagai pengganti baja kecepatan tinggi yang mengandung kobalt dan digunakan untuk pemotongan kecepatan rendah pada material yang sulit dikerjakan dan baja berkecepatan rendah dan presisi tinggi. pengolahan.
⑶ Peleburan baja berkecepatan tinggi dan metalurgi serbuk baja berkecepatan tinggi
Menurut proses manufaktur yang berbeda, baja berkecepatan tinggi dapat dibagi menjadi baja berkecepatan tinggi peleburan dan baja berkecepatan tinggi metalurgi serbuk.
① Peleburan baja berkecepatan tinggi: Baik baja berkecepatan tinggi biasa maupun baja berkecepatan tinggi berperforma tinggi dibuat dengan metode peleburan. Mereka dibuat menjadi pisau melalui proses seperti peleburan, pengecoran ingot, serta pelapisan dan penggulungan. Masalah serius yang mudah terjadi saat peleburan baja berkecepatan tinggi adalah segregasi karbida. Karbida keras dan rapuh tersebar tidak merata pada baja kecepatan tinggi, dan butirannya kasar (hingga puluhan mikron), yang mempengaruhi ketahanan aus dan ketangguhan perkakas baja kecepatan tinggi. dan berdampak buruk pada kinerja pemotongan.
② Baja kecepatan tinggi metalurgi serbuk (PM HSS): Baja kecepatan tinggi metalurgi serbuk (PM HSS) adalah baja cair yang dilebur dalam tungku induksi frekuensi tinggi, diatomisasi dengan argon bertekanan tinggi atau nitrogen murni, dan kemudian dipadamkan untuk memperoleh kristal halus dan seragam. Struktur (bubuk baja berkecepatan tinggi), lalu tekan bubuk yang dihasilkan ke dalam pisau kosong di bawah suhu tinggi dan tekanan tinggi, atau pertama-tama buatlah billet baja lalu tempa dan gulung menjadi bentuk pisau. Dibandingkan dengan baja kecepatan tinggi yang diproduksi dengan metode peleburan, PM HSS memiliki keunggulan karena butiran karbidanya halus dan seragam, serta kekuatan, ketangguhan, dan ketahanan ausnya jauh lebih baik dibandingkan dengan baja kecepatan tinggi yang dilebur. Di bidang perkakas CNC yang kompleks, perkakas PM HSS akan semakin berkembang dan menempati posisi penting. Nilai umum, seperti F15, FR71, GFl, GF2, GF3, PT1, PVN, dll., dapat digunakan untuk memproduksi perkakas pemotong berukuran besar, berbeban berat, berdampak tinggi, serta perkakas pemotong presisi.
Prinsip Pemilihan Bahan Alat CNC
Saat ini, bahan perkakas CNC yang banyak digunakan terutama meliputi perkakas berlian, perkakas kubik boron nitrida, perkakas keramik, perkakas berlapis, perkakas karbida, perkakas baja kecepatan tinggi, dll. Ada banyak tingkatan bahan perkakas, dan sifat-sifatnya sangat bervariasi. Tabel berikut menunjukkan indikator kinerja utama berbagai material perkakas.
Bahan perkakas untuk pemesinan CNC harus dipilih sesuai dengan benda kerja yang sedang diproses dan sifat pemrosesannya. Pemilihan bahan perkakas harus disesuaikan secara wajar dengan objek pemrosesan. Pencocokan bahan pahat pemotong dan objek pemrosesan terutama mengacu pada pencocokan sifat mekanik, sifat fisik, dan sifat kimia keduanya untuk mendapatkan umur pahat terpanjang dan produktivitas pemotongan maksimum.
1. Mencocokkan sifat mekanik bahan alat pemotong dan benda pengolahan
Masalah pencocokan sifat mekanik pahat dan benda kerja terutama mengacu pada pencocokan parameter sifat mekanik seperti kekuatan, ketangguhan dan kekerasan pahat dan material benda kerja. Bahan perkakas dengan sifat mekanik berbeda cocok untuk memproses bahan benda kerja berbeda.
① Urutan kekerasan bahan perkakas adalah: perkakas intan> perkakas kubik boron nitrida> perkakas keramik> tungsten karbida> baja kecepatan tinggi.
② Urutan kekuatan lentur bahan perkakas adalah: baja berkecepatan tinggi > karbida disemen > perkakas keramik > perkakas berlian dan boron nitrida kubik.
③ Urutan ketangguhan bahan perkakas adalah: baja berkecepatan tinggi>tungsten karbida>kubik boron nitrida, perkakas intan dan keramik.
Bahan benda kerja dengan kekerasan tinggi harus diproses dengan perkakas dengan kekerasan lebih tinggi. Kekerasan material perkakas harus lebih tinggi dari kekerasan material benda kerja yang umumnya harus diatas 60HRC. Semakin tinggi kekerasan material perkakas, semakin baik ketahanan ausnya. Misalnya, ketika kandungan kobalt dalam semen karbida meningkat, kekuatan dan ketangguhannya meningkat dan kekerasannya menurun, sehingga cocok untuk pemesinan kasar; ketika kandungan kobalt menurun, kekerasan dan ketahanan ausnya meningkat, sehingga cocok untuk finishing.
Perkakas dengan sifat mekanik suhu tinggi yang sangat baik sangat cocok untuk pemotongan kecepatan tinggi. Kinerja alat pemotong keramik yang sangat baik pada suhu tinggi memungkinkannya memotong dengan kecepatan tinggi, dan kecepatan pemotongan yang diizinkan bisa 2 hingga 10 kali lebih tinggi daripada kecepatan potong karbida semen.
2. Mencocokkan sifat fisik material alat potong dengan benda yang dikerjakan
Perkakas dengan sifat fisik yang berbeda, seperti perkakas baja berkecepatan tinggi dengan konduktivitas termal tinggi dan titik leleh rendah, perkakas keramik dengan titik leleh tinggi dan muai panas rendah, perkakas berlian dengan konduktivitas termal tinggi dan muai panas rendah, dll., cocok untuk memproses bahan benda kerja yang berbeda. Saat memproses benda kerja dengan konduktivitas termal yang buruk, bahan perkakas dengan konduktivitas termal yang lebih baik harus digunakan sehingga panas pemotongan dapat dengan cepat dipindahkan dan suhu pemotongan dapat dikurangi. Karena konduktivitas termal dan difusivitas termal yang tinggi, berlian dapat dengan mudah menghilangkan panas pemotongan tanpa menyebabkan deformasi termal yang besar, yang sangat penting untuk perkakas pemesinan presisi yang memerlukan akurasi dimensi tinggi.
① Suhu ketahanan panas berbagai bahan perkakas: perkakas intan 700~8000C, perkakas PCBN 13000~15000C, perkakas keramik 1100~12000C, karbida semen berbasis TiC(N) 900~11000C, ultra-halus berbasis WC butiran Karbida adalah 800~9000C, HSS adalah 600~7000C.
② Urutan konduktivitas termal berbagai bahan perkakas: PCD>PCBN>Karbida semen berbahan dasar WC>Karbida semen berbahan dasar TiC(N)>HSS>Keramik berbahan dasar Si3N4>Keramik berbahan dasar A1203.
③ Urutan koefisien muai panas berbagai bahan perkakas adalah: HSS>karbida semen berbahan dasar WC>TiC(N)>keramik berbahan dasar A1203>PCBN>keramik berbahan dasar Si3N4>PCD.
④ Urutan ketahanan guncangan termal berbagai bahan perkakas adalah: HSS>Karbida semen berbahan dasar WC>Keramik berbahan dasar Si3N4>PCBN>PCD>Karbida semen berbahan dasar TiC(N)>Keramik berbahan dasar A1203.
3. Mencocokkan sifat kimia bahan alat pemotong dengan benda yang dikerjakan
Masalah pencocokan sifat kimia bahan perkakas pemotong dan benda pemrosesan terutama mengacu pada pencocokan parameter kinerja kimia seperti afinitas kimia, reaksi kimia, difusi dan pelarutan bahan perkakas dan bahan benda kerja. Perkakas dengan bahan berbeda cocok untuk memproses bahan benda kerja berbeda.
① Ketahanan suhu ikatan berbagai bahan perkakas (dengan baja) adalah: PCBN>keramik>tungsten karbida>HSS.
② Suhu ketahanan oksidasi berbagai bahan perkakas adalah: keramik>PCBN>tungsten karbida>berlian>HSS.
③ Kekuatan difusi bahan perkakas (untuk baja) adalah: intan>keramik berbahan dasar Si3N4>PCBN>keramik berbahan dasar A1203. Intensitas difusi (untuk titanium) adalah: keramik berbahan dasar A1203>PCBN>SiC>Si3N4>berlian.
4. Pemilihan bahan alat CNC yang wajar
Secara umum, PCBN, perkakas keramik, karbida berlapis, dan perkakas karbida berbasis TiCN cocok untuk pemrosesan CNC pada logam besi seperti baja; sedangkan alat PCD cocok untuk material logam non-ferrous seperti Al, Mg, Cu beserta paduannya dan Pengolahan material non-logam. Tabel di bawah ini mencantumkan beberapa material benda kerja yang cocok untuk diproses oleh material perkakas di atas.
Alat Xinfa CNC memiliki ciri-ciri kualitas baik dan harga murah. Untuk detailnya, silakan kunjungi:
Produsen Alat CNC – Pabrik & Pemasok Alat CNC Cina (xinfatools.com)
Waktu posting: 01 November 2023
