Cięcie metalu to najbardziej podstawowa metoda obróbki w przemyśle wytwórczym.Jest to proces używania narzędzi skrawających do odcinania nadmiaru materiałów obrabianych części, tak aby uzyskać kwalifikowane części.Dobór odpowiednich materiałów narzędziowych odgrywa kluczową rolę w wydajności i jakości obróbki.Wysokiej jakości narzędzia skrawające powinny charakteryzować się wysoką twardością i odpornością na zużycie, wystarczającą wytrzymałością i ciągliwością, wysoką odpornością cieplną, dobrą przetwarzalnością i oszczędnością, dobrą przewodnością cieplną i małym współczynnikiem rozszerzalności.We wszystkich rodzajach materiałów mogą występować różne parametry dla powyższych aspektów, co wymaga od personelu przetwarzającego kompleksowej analizy wymagań wszystkich aspektów i wybrania najbardziej idealnego wyniku dopasowania.
Powszechnie stosowane materiały narzędziowe dzielą się głównie na cztery kategorie: stal narzędziowa, węglik spiekany, ceramika i ultra twarde materiały narzędziowe.Zobaczmy, jakie są cechy tych czterech kategorii.
Nóż do stali narzędziowej
Stal narzędziowa wykorzystywana do produkcji narzędzi skrawających obejmuje stal narzędziową węglową, stalową narzędziową stopową oraz stal szybkotnącą.Jego główne cechy to słaba odporność na ciepło, ale wysoka wytrzymałość na zginanie, niska cena oraz dobra wydajność spawania i szlifowania.Narzędzia formujące, które są szeroko stosowane w obróbce średniej i niskiej prędkości, nie nadają się do cięcia z dużą prędkością.
Narzędzia węglowe należą do stali niestopowej o specjalnej jakości, dobrej skrawalności i niskiej cenie.Stosowane są w dużej ilości w stali narzędziowej.Węglowa stal narzędziowa może uzyskać wysoką twardość po obróbce cieplnej, ale gdy temperatura skrawania jest wyższa niż 250 do 300 ℃, martenzyt ulegnie rozkładowi i zmniejszy twardość.Ponadto jego rozkład węglika jest nierównomierny, jego odkształcenie po hartowaniu jest duże, łatwo ulega pęknięciom, hartowność jest słaba, a warstwa utwardzająca cienka.Nadaje się tylko do narzędzi tnących o niskiej prędkości, takich jak pilniki, brzeszczoty do pił ręcznych itp.
Stal narzędziowa stopowa to rodzaj stali, która podgrzewa chrom, wolfram, wanad i inne pierwiastki stopowe na bazie węglowej stali narzędziowej, aby poprawić jej hartowność, wytrzymałość, odporność na zużycie i odporność na ciepło.Twardość termiczna sięga od 325 do 400 stopni Celsjusza, a dopuszczalna prędkość cięcia to 10 do 15 metrów na minutę.Dlatego jest stosowany głównie do narzędzi do obróbki wolnoobrotowej, takich jak gwintowniki, matryce itp.
Stal szybkotnąca to stal narzędziowa o dużej twardości i odporności na zużycie, która zawiera więcej wolframu, molibdenu, chromu, wanadu i innych pierwiastków.Posiada dobre wszechstronne właściwości i jest materiałem narzędziowym o najszerszym zakresie zastosowań.Po obróbce cieplnej twardość stali szybkotnącej osiąga od 62 do 66 godzin, wytrzymałość na zginanie wynosi 3,3 gpa, odporność na ciepło wynosi około 600 stopni Celsjusza, a odkształcenie obróbki cieplnej jest niewielkie, można ją kuć i łatwo ją szlifować ostre krawędzie.Jest powszechnie stosowany do produkcji narzędzi formujących i narzędzi do obróbki otworów o złożonych strukturach.
Frez z węglika
Węglik spiekany to materiał stopowy wykonany z twardych związków metali ogniotrwałych i metali wiążących metalurgią proszków.Jest wyższa niż stal narzędziowa pod względem twardości, wytrzymałości, twardości, odporności na ciepło, odporności na zużycie i odporności na korozję.Jest to obecnie jeden z najważniejszych materiałów narzędziowych.Szybkość cięcia narzędzi z węglików spiekanych jest od 4 do 7 razy większa niż w przypadku stali szybkotnącej, a żywotność jest od 5 do 80 razy wyższa, ale wadą jest to, że są kruche i nie można ich przerobić na integralne narzędzia o skomplikowanych kształtach , więc często są one przerabiane na ostrza, które są następnie instalowane na korpusie narzędzia lub matrycowane za pomocą spawania, klejenia, mocowania mechanicznego i innych metod.
Ceramiczne narzędzie tnące
W ostatnich latach, wraz z pogłębieniem badań w dziedzinie wysokotemperaturowej ceramiki strukturalnej, wydajność ceramiki z azotku krzemu została znacznie poprawiona, dzięki czemu narzędzia ceramiczne z tlenku krzemu rozwinęły się szybko i stały się nowym narzędziem o szybszej prędkości skrawania i bardziej odporne na zużycie niż narzędzia z węglika spiekanego.Ceramiczne narzędzie tnące to materiał narzędziowy wykonany z tlenku glinu lub azotku krzemu jako osnowy, a następnie dodawana jest niewielka ilość metalu, który jest spiekany w wysokiej temperaturze.Charakteryzuje się wysoką twardością, dobrą odpornością na zużycie, dużą odpornością na ciepło, stabilnymi właściwościami chemicznymi, niskim współczynnikiem tarcia, niską wytrzymałością i wiązkością oraz niską przewodnością cieplną.Dlatego nadaje się do narzędzi skrawających do precyzyjnej obróbki twardych materiałów z dużą prędkością.
Super twarde narzędzie
Ultratwarde narzędzia tnące wykonane są z diamentu, regularnego azotku boru i innych materiałów.Posiadają doskonałe właściwości mechaniczne i fizyczne, a ich twardość jest znacznie wyższa niż trzech powyższych materiałów narzędzi skrawających.
Sześcienny azotek boru ma wysoką twardość, odporność na ciepło i stabilność oraz jest obojętny na pierwiastki z grupy żelaza.Dlatego najbardziej nadaje się do wykonywania narzędzi do cięcia wszelkiego rodzaju hartowanej stali twardej, takiej jak stal narzędziowa węglowa, stal narzędziowa stopowa, stal szybkotnąca, a także wszelkiego rodzaju na bazie żelaza, na bazie niklu, na bazie kobaltu i innych części natryskiwane termicznie.Narzędzie diamentowe to materiał o najwyższej twardości w naturze.Wykonane z niego narzędzie ma szerszy zakres zastosowań i może obrabiać wszelkiego rodzaju materiały trudne i nietrudne.Diament naturalny jest jednak drogi i jest używany głównie w precyzyjnej obróbce metali nieżelaznych i materiałów niemetalicznych.
Wraz z postępem współczesnego społeczeństwa i szybką zmianą nauki i technologii, mechaniczna obróbka materiałów ma coraz wyższe wymagania dotyczące materiałów narzędzi skrawających.Dlatego opanowanie i zrozumienie zastosowania różnych narzędzi skrawających oraz właściwości materiałów może lepiej dobierać i prawidłowo używać narzędzi skrawających oraz wytwarzać dokładniejsze części.