Руководство по выбору твердосплавных режущих инструментов по материалу и использованию

Карбид, также известный как вольфрамовая сталь, стал незаменимым материалом в современном производстве, играя ключевую роль в резке. Его исключительная твердость, прочность, износостойкость и устойчивость к высоким температурам делают его идеальным для обработки различных металлов, неметаллов и композитных материалов. Однако, поскольку на рынке доступно множество твердосплавных инструментов, выбор подходящего типа с учетом конкретных материалов заготовки, методов обработки и условий оборудования имеет решающее значение для повышения эффективности обработки, снижения производственных затрат и обеспечения качества продукции.

Карбид - это не отдельный металлический материал, а скорее композит, образованный методом порошковой металлургии спеканием, состоящий из карбидов тугоплавких металлов высокой твердости (в первую очередь карбида вольфрама WC) в качестве матрицы и металлических связующих (в основном кобальта Co) в качестве связующей фазы. Эта уникальная микроструктура придает карбиду выдающиеся макроскопические свойства.

Микроструктура карбида в основном состоит из двух фаз:

• Тяжелая фаза:В основном частицы карбида вольфрама (WC) с чрезвычайной твердостью (HV1600-2000), служащие основным источником высокой твердости и износостойкости карбида. Размер, форма, распределение и размер зерен частиц WC существенно влияют на характеристики твердого сплава.
• Связующая фаза:В первую очередь кобальт (Co), который связывает частицы WC вместе, придавая карбиду определенную ударную вязкость и прочность. Содержание, распределение и размер зерен кобальта критически влияют на свойства карбида.

Ключевые макроскопические свойства включают в себя:

• Исключительная твердость (HRA86-93)
• Высокая прочность (прочность на изгиб 1000-4000МПа)
• Выдающаяся износостойкость
• Хорошая термостойкость и красная твердость.
• Относительно низкая вязкость (склонность к хрупкому разрушению).

Производство включает в себя несколько важных этапов:

Методы включают цементацию, восстановление, шаровую мельницу и распылительную сушку для обеспечения чистоты и однородности.

Точное взвешивание и тщательное смешивание компонентов гарантируют равномерное распределение.

Формирование сырых прессовок такими методами, как прессование в штампах, изостатическое прессование или литье под давлением.

Высокотемпературное спекание (1300-1500°С) в защитной атмосфере для создания плотного твердого сплава.

Шлифование, полировка и нанесение покрытия для улучшения качества поверхности и точности размеров.

• WC-Co (для чугуна/цветных металлов)
• WC-TiC-Co (для стали)
• WC-TiC-TaC-Co (для труднообрабатываемых материалов)

• Ультрамелкое зерно (<0,8 мкм)
• Мелкое зерно (0,8-1,5 мкм)
• Среднезернистый (1,5-2,5 мкм)
• Крупное зерно (>2,5 мкм)

• Режущие инструменты
• Горные инструменты
• Формы
• Износостойкие детали

• P-класс (сталь)
• М-класс (нержавеющая сталь)
• К-класс (чугун)
• Н-класс (цветные металлы)
• S-класс (жаропрочные сплавы)
• H-класс (закаленные материалы)

Для разных материалов требуются определенные марки твердого сплава и геометрия.

На выбор инструмента влияют такие факторы, как скорость резания, подача, глубина резания и использование СОЖ.

Правильный передний угол, угол зазора и передовая конструкция режущей кромки оптимизируют производительность.

Покрытия TiN, TiCN, Al2O3 и DLC увеличивают срок службы инструмента для конкретных применений.

Рекомендуется использовать инструменты WC-TiC-Co марок P-класса.

Предпочтительны инструменты WC-TiC-Co с добавлением TaC и сплавы класса M.

Наиболее подходящие инструменты WC-Co класса K.

Полированные инструменты WC-Co класса N обеспечивают наилучшие результаты.

Требуются специальные модифицированные сплавы класса S.

Правильная очистка, хранение, заточка и уход за покрытием продлевают срок службы инструмента.

Разработки включают сверхмелкозернистые структуры, применение нанотехнологий, композитные материалы, интеллектуальные инструменты и экологически чистое производство.

Это подробное руководство предоставляет инженерам и техническим специалистам профессиональные критерии выбора твердосплавных инструментов для различных применений. Правильный выбор инструмента значительно повышает эффективность обработки при одновременном снижении затрат. По мере развития технологий твердосплавные инструменты будут продолжать развиваться в соответствии с потребностями производства.