W obróbce metali wybór materiału frezu palcowego nie tylko determinuje trwałość narzędzia i dokładność obróbki, ale także bezpośrednio wpływa na wydajność produkcji, obciążenie maszyny i jakość produktu końcowego. Kobalt iWęglikto dwa najczęściej stosowane gatunki frezów walcowo-czołowych w produkcji przemysłowej, różniące się znacznie pod względem twardości, wytrzymałości, odporności na ciepło i-opłacalności.
Czym są frezy kobaltowe
Frezy kobaltowe to-stal szybkotnąca (HSS) z dodatkiem pewnego procentu kobaltu (zwykle 5–8%). Typowe gatunki obejmują M35 (5% kobaltu) i M42 (8% kobaltu). Dodatek kobaltu modyfikuje mechanizm wtórnego utwardzania stali, spowalniając utratę twardości podczas-skrawania w wysokiej temperaturze.
Podstawowe funkcje wydajności:
- Równowaga twardości i wytrzymałości: Twardość Rockwella wynosi około 65 ~ 70 HRC, z dużą odpornością na uderzenia.
- Dobra odporność na ciepło: może utrzymać ostrość w temperaturze około 600 stopni, wydłużając czas cięcia.
- Silne możliwości dostosowania do obróbki: można ciąć stal nierdzewną, stal narzędziową, stop tytanu i inne twarde metale.
- Wysoka wydajność kosztowa: koszt produkcji jest niższy niż w przypadku narzędzi węglikowych, a koszt pojedynczego narzędzia można zaoszczędzić o 30% ~ 50%.
Typowe scenariusze zastosowań:
- Obróbka średnio i wolnoobrotowa (prędkość skrawania 20~40 m/min)
- Stal konstrukcyjna, stal stopowa, części ze stali nierdzewnej
- Naprawa narzędzi i matryc oraz produkcja próbna-jednoczęściowej
- Przerywane warunki skrawania, takie jak rowkowanie i frezowanie walcowo-czołowe
Czym są frezy z węglików spiekanych
Frezy z węglików spiekanychsą wytwarzane metodą metalurgii proszków poprzez spiekanie węglika wolframu (WC) i kobaltu (Co). Węglik wolframu stanowi około 88% do 94% materiału, podczas gdy kobalt jako spoiwo stanowi od 6% do 12%. Mikrostruktura narzędzi węglikowych decyduje o ich wyjątkowej twardości i odporności na zużycie.
Podstawowe funkcje wydajności:
- Niezwykle wysoka twardość: HRA 90+, może utrzymać twardość powyżej 800 stopni, odpowiednia do cięcia-z dużą prędkością.
- Duża odporność na zużycie: wykazuje wyjątkowo niski współczynnik zużycia przy długotrwałym- cięciu ciągłym.
- Dobra stabilność wymiarowa: niski współczynnik rozszerzalności cieplnej, przy zachowaniu dokładności przetwarzania.
- Kompatybilne powłoki: Powszechnie stosowane powłoki, takie jak TiAlN i AlTiN, mogą jeszcze bardziej zwiększyć trwałość narzędzia i prędkość skrawania.
Typowe scenariusze zastosowań:
- Obróbka-z dużą szybkością (prędkość skrawania 100–300 m/min)
- Stop aluminium, stal hartowana, stal formierska, produkcja-na dużą skalę
- Precyzyjna produkcja form, obróbka części lotniczych
- Środowiska o dużej sztywności obrabiarki i prędkości wrzeciona
Węglik kontra kobalt: efekty powłoki
Powlekanie jest ważnym sposobem poprawy wydajności narzędzia. Nawet jeśli podłoże jest takie samo, rozsądna powłoka może znacznie wydłużyć żywotność narzędzia i poprawić wydajność cięcia.
W narzędziach skrawających z kobaltu stosuje się powłoki, które mają kompensować brak twardości i odporności na zużycie, dlatego przy wyborze powłok większy nacisk kładzie się na „przedłużenie trwałości narzędzia” i „zmniejszenie zatykania się narzędzia”.
Narzędzia węglikowesame mają wysoką twardość i dużą odporność na zużycie. Podstawowe znaczenie powłoki polega na poprawie odporności na ciepło i poszerzeniu okna bezpieczeństwa w przypadku-cięcia z dużą prędkością.
|
Rodzaj powłoki |
Główna funkcja |
Frezy kobaltowe |
Frezy z węglików spiekanych |
|
TiN (azotek tytanu) |
Popraw odporność na zużycie i zmniejsz tarcie |
Znacząco wydłuża żywotność o około 50%, nadaje się do średnio- i wolnoobrotowej obróbki stali i stali nierdzewnej |
Żywotność jest ograniczona, głównie poprawiając wykończenie powierzchni |
|
TiCN (węgloazotek tytanu) |
Popraw twardość i zmniejsz ryzyko przyklejania się noża |
Skutecznie radzą sobie ze stalą stopową-o wysokiej twardości i opóźniają zużycie narzędzi |
Poprawia odporność na zużycie podczas-obróbki szybkobieżnej, ale jego odporność na ciepło nie jest tak dobra jak TiAlN |
|
TiAlN/AlTiN |
Odporność na utlenianie w wysokiej temperaturze, odpowiednia do cięcia na sucho |
Zwiększona odporność na ciepło, pozwalająca na nieznaczne zwiększenie prędkości skrawania |
Znacząco wydłuża żywotność ostrza 2–3 razy przy-szybkim cięciu i zmniejsza ryzyko wykruszania się krawędzi |
|
DLC (diament-jak węgiel) |
Bardzo-niskie tarcie, unikaj przyklejania się |
Ma wyraźny wpływ chłodzący i zapobiegający przywieraniu- podczas obróbki metali ciągliwych (aluminium, miedź) |
Wyjątkowa wydajność przy-szybkim cięciu-metali nieżelaznych, pozwalająca zachować ostrość przez dłuższy czas |
Węglik kontra kobalt: wydajność cięcia
Obróbka-z dużą szybkością
Chociaż frezy ze stali kobaltowej mają dobrą odporność na ciepło, ich twardość jest niewystarczająca, aby wytrzymać długotrwałe skrawanie z ekstremalnie dużymi prędkościami. Podczas długotrwałej pracy z dużą-prędkością frez jest podatny na zmiękczanie termiczne i przyspieszone zużycie, co czyni go bardziej odpowiednim do stabilnych warunków skrawania przy średnich i niskich prędkościach.
Natomiast frezy węglikowe mają wysoką twardość i dużą odporność na ciepło i mogą zachować ostrość przy dużych prędkościach 100 ~ 300 m/min. W połączeniu z obrabiarkami o wysokiej-sztywności mogą znacznie poprawić wydajność przetwarzania i jakość powierzchni.
Przerwane cięcie
Podczas obróbki przerywanej narzędzia są często poddawane obciążeniom udarowym. Frezy ze stali kobaltowej nadają się do zastosowań z kontaktem przerywanym, takich jak frezowanie rowków i walcowo-czołowych, ze względu na ich wysoką wytrzymałość, dużą udarność i odporność na odpryski.
Frezy węglikowe są bardziej kruche i podatne na mikropęknięcia lub odpryski podczas obróbki przerywanej, zwłaszcza gdy głębokość skrawania jest duża lub sztywność mocowania jest niewystarczająca. Dlatego w takich warunkach pracy zwykle preferowane są narzędzia ze stali kobaltowej.
Cięcie na sucho
W przypadku braku chłodziwa frezy ze stali kobaltowej będą przyspieszać tępienie pod wpływem ciepła tarcia, znacznie skracając ich żywotność. Zwykle nadają się tylko do operacji cięcia na sucho z małą-prędkością lub-krótkoterminowych.
Gdy frezy z węglików spiekanych są połączone z-powłokami odpornymi na ciepło (takimi jak TiAlN i AlTiN), mogą one skutecznie zapobiegać zużyciu utleniającemu podczas-skrawania na sucho z dużą prędkością i utrzymywać ostrość krawędzi skrawającej, dzięki czemu nadają się do zastosowań, w których konieczne jest ograniczenie zużycia chłodziwa.
Cięcie na mokro
Chłodzenie i smarowanie znacząco poprawiają wydajność obu narzędzi. Frezy ze stali kobaltowej mogą obniżyć temperaturę skrawania, opóźnić zużycie i poprawić jakość powierzchni skrawania podczas cięcia na mokro, dzięki czemu są szczególnie odpowiednie do obróbki ze średnimi i niskimi prędkościami.
Frezy węglikowe również znacząco czerpią korzyści z cięcia na mokro. Podczas obróbki stali-o wysokiej twardości lub-metali nieżelaznych chłodziwo może zmniejszyć ryzyko pęknięć termicznych oraz poprawić stabilność wymiarową i ogólną trwałość narzędzia.
Frezy kobaltowe kontra frezy z węglików spiekanych
|
VS |
Frezy kobaltowe |
Frezy z węglików spiekanych |
|
Struktura podłoża |
Stal szybkotnąca + kobalt |
Węglik wolframu + kobalt |
|
twardość |
HRC 65 ~ 70 |
HR 90+ |
|
wytrzymałość |
Wysokie, niełatwe do chipowania |
Niski, kruchy |
|
Odporność na ciepło |
Wysoki, może wytrzymać 600 stopni |
Niezwykle wysoki, wytrzymuje 800 stopni + |
|
prędkość cięcia |
Prędkość średnia do niskiej (20-40 m/min) |
Wysoka prędkość (100 ~ 300 m/min) |
|
odporność na zużycie |
średni |
Bardzo wysoki |
|
Zależność powłoki |
wysoki |
średni |
|
koszt |
Niżej |
Wyższy |
|
Stosowane obrabiarki |
Obrabiarki o niskiej i średniej sztywności |
Obrabiarki o dużej sztywności i dużej prędkości |
|
Typowe zastosowania |
Cięcie przerywane, przetwarzanie małych partii |
Cięcie-z dużą szybkością,-precyzyjna obróbka na dużą skalę |
Koniec artykułu
W nowoczesnej obróbce kobalt i węglik uzupełniają się, a nie zastępują. Narzędzia ze stali kobaltowej, dzięki swojej wytrzymałości i-opłacalności, doskonale nadają się do obróbki małych- i średnich-objętościowych oraz obróbki przerywanej. Narzędzia węglikowe, dzięki swojej wysokiej twardości i odporności na zużycie, są niezastąpione w-szybkiej produkcji masowej.
Chociaż węglik ma wysoką cenę jednostkową, jednostkowy koszt części można zmniejszyć poprzez zmniejszenie częstotliwości wymiany narzędzi i skrócenie czasu przetwarzania, a żywotność może zwykle sięgać 2 do 5 razy dłużej niż w przypadku kobaltu.
WAT TOOL- Zapewnia wybór narzędzi, optymalizację procesu cięcia i pełne-wsparcie techniczne procesu, dzięki czemu każde cięcie jest dokładne i wydajne.Skontaktuj się z naszymi inżynierami już terazaby pomóc Twojej linii produkcyjnej osiągnąć wyższą wartość.