Почему ваш инструмент для резки керамики быстро изнашивается?

Понимание износа инструментов в инструментах для резки керамики

Три основные причины износа инструмента в керамических режущих инструментах включают термическое напряжение и механическое напряжение и химические взаимодействия Керамические материалы демонстрируют высокую износостойкость и твердость, но их процессы резки становятся уязвимыми для длительного воздействия высоких температур. термические напряжения, присутствующие в окружающей среде, могут создать условия, которые приводят к растрескиванию и сколам кромки инструмента Сочетание высоких сил резки и неправильных параметров обработки создает механическое напряжение, которое приводит к более быстрому износу в приложениях, использующих твердые сплавы. Режущая поверхность испытывает медленную эрозию, поскольку материал инструмента и заготовка подвергаются химическим реакциям при высоких температурах. Внедрение оптимизированных скоростей резки и правильных методов охлаждения, а также соответствующего выбора марки керамики для конкретных применений приводит к значительному снижению износа инструмента.

Что такое Износ Инструмента?

Износ инструмента относится к процессу, который приводит к потере материала режущего инструмента и изменению формы за счет механических и термических и химических сил, которые возникают во время операций обработки Процесс обработки зависит от износа инструмента, потому что он определяет как эффективность операций, так и точность результатов, которые в конечном итоге влияют на срок службы инструментов Недавние исследования показывают, что износ инструмента можно разделить на три основные категории, которые включают абразивный износ и адгезивный износ и химический износ. Абразивный износ возникает, когда твердые частицы в заготовке или стружке царапают поверхность инструмента, что приводит к удалению материала. Клеевой износ возникает, когда материал между инструментом и заготовкой связывается под высоким давлением, что приводит к разрыву, в то время как химический износ происходит, когда окисление или диффузия происходит при высоких температурах резания с реактивными металлами или сплавами. Современные достижения показывают, что снижение износа инструмента требует передовых технологий покрытия, таких как PVD или CVD, которые производители используют на своих инструментах и индивидуальные настройки обработки и системы охлаждения своего оборудования. Правильный выбор инструмента в соответствии с материалами и эксплуатационными требованиями создает существенные условия, которые позволяют производителям достичь максимальной производственной мощности при минимальных затратах.

Факторы, способствующие износу инструментов

• Абразивная одежда: Поверхность режущего инструмента испытывает прогрессирующую потерю материала, поскольку твердые частицы или твердые включения в материале заготовки создают это повреждение.
• Клейкая одежда: Инструмент и материал заготовки скрепл ютс при высоком давлении во врем операций резани, что приводит к отделению материала, вызывающему износ.
• Термическая одежда: Процесс механической обработки генерирует чрезмерное тепло, что приводит к разрушению материалов и покрытий инструмента в течение длительных периодов эксплуатации.
• Химическая одежда: Материал инструмента химически реагирует с заготовкой и близлежащей средой, при этом тепло ускоряется, вызывая износ.
• Механическое напряжение: Применение чрезмерных сил обработки приводит к сколу или разрушению инструмента, что чаще происходит при использовании хрупких материалов инструмента.

Успешное управление этими элементами требует от производителей выбора подходящих инструментов, установления эффективных параметров обработки и внедрения хорошо функционирующих систем охлаждения и смазки.

Различия между керамическими и твердосплавными инструментами

1. 1
   

   Материальный состав

   В процессе производства керамических инструментов в качестве основных компонентов используются современные керамические материалы, которые включают оксид алюминия и нитрид кремния. Твердосплавные инструменты производятся с использованием частиц карбида вольфрама, связанных с кобальтом.

2. 2
   

   Твердость и износостойкость

   Требования операций к высокоскоростной обработке требуют керамических инструментов, которые обеспечивают как превосходную твердость, так и исключительную износостойкость. Вязательность твердосплавных инструментов приводит к лучшим характеристикам при больших нагрузках, несмотря на их немного меньшую твердость.

3. 3
   

   Теплостойкость

   Керамические инструменты могут выдерживать значительно более высокие температуры, что позволяет выполнять операции сухой обработки, не требующие охлаждающей жидкости. Твердосплавные инструменты теряют свойства термостойкости, что приводит к необходимости использования охлаждающей жидкости для предотвращения термической деградации.

4. 4
   

   Жесткость

   Керамические инструменты показывают высокую хрупкость, что увеличивает риск их сколов при воздействии сильных механических сил или при использовании в ситуациях прерывистой резки. Твердосплавные инструменты обеспечивают более высокую ударную вязкость, что делает их идеальными для прерывистых резцов или процессов ударно-тяжелой обработки.

5. 5
   

   Приложения

   Керамические инструменты служат оптимальным выбором для высокоскоростных операций механической обработки, которые включают в себя разрезание твердых материалов такие как чугун и суперсплавы. твердосплавные инструменты предлагают множество применений механической обработки различных материалов, поскольку они могут выполнять общие задачи механической обработки, в которых участвуют стали, алюминий и цветные металлы.

Ключевые материалы и их влияние на срок службы инструментов

Выбор материалов для режущего инструмента определяет, как долго они служат и насколько хорошо они работают с помощью различных методов механической обработки В таблице ниже показаны основные материалы, используемые в производстве, и их влияние на долговечность инструмента:

1. 1
   

   Высокоскоростная сталь (HSS)

   Материал обеспечивает превосходную ударную вязкость вместе с сильной износостойкостью, что делает HSS пригодным для общей механической обработки работы, требующей от рабочих работы на промежуточных скоростях. материал демонстрирует надежную прочность при воздействии как тепловой энергии, так и механической силы при температурах ниже экстремальных пороговых значений.

2. 2
   

   Карбид

   Твердосплавные инструменты демонстрируют исключительную прочность при использовании в высокоскоростных рабочих условиях. Инструменты демонстрируют исключительную устойчивость к износу и нагреву, что продлевает срок их службы при выполнении сложных задач точной обработки.

3. 3
   

   Керамика

   Машинисты используют керамические инструменты, потому что их чрезвычайная твердость делает их пригодными для высокоскоростной работы с прочными материалами. Материал демонстрирует хрупкое поведение, что приводит к образованию стружки, которая ограничивает его эксплуатационную способность во время перерывов в резке.

4. 4
   

   Керметы

   Керметы обеспечивают сбалансированные характеристики за счет сочетания металлических и керамических материалов, что приводит к повышению износостойкости и получению гладких поверхностей при выполнении задач на низких и средних скоростях.

5. 5
   

   Поликристаллический алмаз (ПХД)

   Инструменты PCD эффективно работают при обращении с абразивными материалами, такими как композиты и алюминиевые сплавы. Чрезвычайная твердость материала обеспечивает большую долговечность, однако продукт становится непригодным для использования в черных материалах из-за его химической реакции при высоких температурах.

6. 6
   

   Кубический нитрид бора (CBN)

   Инструменты CBN стоят на одном уровне с алмазом, поскольку они обладают высокой твердостью, что делает их пригодными для обработки закаленных сталей и суперсплавов. Продукт обеспечивает превосходную долговечность инструмента во время операций непрерывной резки, но при этом плохо работает при использовании для процессов резки с перерывами.

Выбор подходящих материалов для инструментов и их специализированных применений позволяет производителям увеличить срок службы инструментов, сохраняя при этом стабильные характеристики обработки.

Свойства керамики в режущих инструментах

Основные характеристики керамических материалов, используемых для режущего инструмента, приведены в следующем списке.

1. 1
   

   Высокая твердость

   Керамика показывает свою исключительную твердость, потому что они сохраняют свою режущую кромку после испытаний через 15 до 20 ГПа испытаний шкалы Виккерса. материал служит отличным режущим инструментом, потому что он позволяет пользователям работать с твердыми материалами, одновременно производя результаты гладкой поверхности.

2. 2
   

   Термическая стабильность

   Керамические режущие инструменты сохраняют свои эксплуатационные возможности, поскольку они могут выдерживать температуры, превышающие 1000°С, не выдерживая повреждений. термическое сопротивление материала делает его подходящим для методов сухой обработки, которые работают без какой-либо системы охлаждения.

3. 3
   

   Износостойкость

   Долговечность керамических инструментов обусловлена их превосходной защитой как от абразивного, так и от химического износа. Увеличенный срок службы инструментов приводит к меньшему количеству потребностей в замене, что повышает эффективность при непрерывной работе машины.

4. 4
   

   Низкая плотность

   Вес инструмента уменьшается, поскольку керамика имеет меньшую плотность по сравнению с традиционными материалами инструмента, которые включают цементированные карбиды. Материал помогает уменьшить вибрации инструмента, возникающие во время высокоскоростной обработки, поскольку он сохраняет стабильность инструмента.

5. 5
   

   Химическая инерционность

   Высокая химическая стойкость керамики защищает их от реакции с материалами, которые они разрезают, что предотвращает адгезию или накопление материала на их режущей кромке. Это свойство оказывается особенно полезным в процессе обработки металлов, таких как сплавы на основе титана и никеля.

Сочетание этих свойств позволяет керамическим режущим инструментам хорошо работать, когда условия требуют точной работы и длительных характеристик с высоким термическим сопротивлением. Выбор этих материалов для применений, которые включают внезапные удары или прерывистые разрезы, должен учитывать присущую им хрупкость.

Сравнительный анализ: серый чугун против металла

Состав серого чугуна и металла приводит к различным механическим свойствам, а также к различной теплопроводности, коррозионной стойкости, обрабатываемости, стоимости, прочности и областям применения.

Роль нитрида и оксида кремния в работе инструмента

Свойства нитрида кремния и оксида кремния делают их важными материалами для технологии режущего инструмента Нитрид кремния демонстрирует выдающуюся термостойкость вместе с механической прочностью, что позволяет эффективно использовать его в высокоскоростных механических обработках, испытывающих экстремальные колебания температуры. Материал обеспечивает исключительную устойчивость к износу, что продлевает срок службы инструментов в сложных условиях эксплуатации.

Поверхность инструмента приобретает химическую стабильность за счет оксида кремния, а также обеспечивает защиту от окисления. Это свойство предотвращает химическое взаимодействие между материалами заготовки и компонентами инструмента, тем самым сохраняя эффективность работы и одновременно уменьшая износ инструмента на протяжении всего срока его службы.

Сочетание этих материалов позволяет режущим инструментам сохранять свою точность, прочность и эксплуатационные возможности во время давления современных методов производства. Сочетание этих двух сил позволяет повысить эффективность инструментов для современных промышленных требований.

Оптимальные настройки станков для керамических инструментов

Выбор правильной скорости резки и скорости подачи

Выбор соответствующей скорости резания и скорости подачи должен иметь место, потому что это решение влияет на производительность процесса обработки Процесс выбора скорости резания требует оценки характеристик материала, которые применяются как к заготовке, так и к инструменту Керамические инструменты работают наиболее эффективно между скоростями резания 650 и 3300 футов в минуту (FPM), которые варьируются в зависимости от различных применений Операторы должны сначала определить глубину резания и тип работы, прежде чем они смогут установить надлежащую скорость подачи. Отборочные процессы требуют от операторов использования более медленных скоростей подачи, которые производят гладкую поверхность отделки, в то время как грубые операции реализуют более высокие скорости подачи, которые повышают эффективность удаления материала. срок службы инструмента и производительность обработки и улучшение качества обработки поверхности зависит от правильного управления этими элементами.

Практика обслуживания для продления срока службы инструмента

• ✓Регулярная проверка: Необходимо провести надлежащий осмотр инструментов, поскольку их знаки износа, повреждения и несовершенства требуют регулярной проверки. Система позволяет пользователям выявлять проблемы на начальном этапе, что помогает им избежать дорогостоящих поломок оборудования при сохранении постоянной эксплуатационной эффективности.
• ✓Правильная смазка: Использование смазочно-охлаждающих жидкостей и смазочных материалов позволяет операторам уменьшать трение, в то время как эти вещества поддерживают более низкие температуры обработки, что приводит к увеличению срока службы инструмента.
• ✓Держите инструменты четкими: Режущие инструменты нуждаются в регулярной заточке, поскольку это помогает сохранить их режущую способность, одновременно уменьшая ненужное повреждение оборудования и материалов.
• ✓Очистить после использования: Рабочие должны провести полную очистку инструмента, чтобы удалить весь мусор, остатки и охлаждающие материалы, которые со временем приводят к коррозии и снижению производительности.
• ✓Хранить Правильно: Инструменты нуждаются в хранении в сухом и организованном помещении, где следует использовать защитные чехлы или стеллажи для предотвращения физического повреждения и защиты от опасных элементов.

Преимущества керамических инструментов в обработке

Ограничения и проблемы использования инструментов

Существует множество аспектов, которые необходимо учитывать при обсуждении недостатков и многочисленных проблем, связанных с керамическими инструментами, и, следовательно, ряд из них необходимо выдвинуть. Вот некоторые проблемы и краткое объяснение их технических аспектов:

• Чипирование и крекинг: Керамические инструменты, хотя и твердые, являются деликатными материалами. Это связано с их природой, такие инструменты имеют тенденцию легко ломаться при больших нагрузках или неправильном использовании, особенно при прерывистых порезах.
• Цены на сырье и переработку: Конструкции этих современных керамических инструментов требуют тщательного спекания, обширной механической обработки и других процессов, что делает их производство дорогим, чем другие традиционные инструменты.
• Устойчивость к сбросам при температуре: Несмотря на чрезмерную термостойкость керамических инструментов, любые резкие изменения температуры могут вызвать растрескивание, широко известное как термический удар, которое может разрушить инструменты, а также затруднить операции износа керамических режущих инструментов при часто используемых экстремальных процессах нагрева и охлаждения.
• Ограничение некоторых пластичных металлов: Режущие инструменты должны быть покрыты пластиком, что возможно не для всех металлических материалов. В качестве иллюстрации тмин, твердость имеет тенденцию вызывать выдачу и разрушение стружки пластичных или полупластичных рабочих материалов.
• Необходимость некоторых конкретных инструментов: В большинстве случаев для работы керамических инструментов необходимы более сложные или глубокие условия резки, поэтому стоимость оборудования, а также подготовка персонала для ожидаемых операций выше.

При полировке, шлифовке или заточке инструмента с керамическим покрытием часто необходимо заменить шлифованное на режущем лезвии, облицованном каким-либо связующим металлом, с целью защиты, поэтому для лезвия на кромка.

Когда следует рассматривать твердосплавные вставки поверх керамики?

Бывают случаи, когда по конкретным причинам я выбираю карбид для керамики, поскольку деликатность выбора износа керамического режущего инструмента иногда пугает меня. Такие примеры — например, прерывистые разрезы, высокие скорости удаления материала, надежная обработка или механическая обработка материалами, которые имеют различную степень твердости. Твердосплавные виды резка не легко выйти на безубыточность на низких скоростях или в трудно режущем материале, таком как материалы из нержавеющей стали. Также в некоторых случаях, когда нет устройства для использования твердосплавных инструментов, обычные рабочие, как правило, имеют эти доступные инструменты.