가공 및 금속 가공의 세계에서는 올바른 절단 도구 재료를 선택하는 것이 최적의 성능, 효율성 및 비용 효율성을 달성하는 데 중요합니다. 이 포괄적 인 가이드는 소재 인서트, 탄화물, CBN (Cubic Boron Nitride) 및 다결정 다이아몬드 (PCD) 절단 도구 간의 주요 차이점을 탐구합니다. 각 자료의 고유 한 속성, 응용 프로그램 및 비용 고려 사항을 이해함으로써 가공 요구에 대한 정보에 입각 한 결정을 내릴 수있게됩니다.
1. 소개 : 재료 과학의 최첨단
절단 도구 재료와 관련하여, Cermet Inserts 대 탄수화물 대 CBN 대 PCD의 비교는 모든 기계공 또는 제조 전문가에게 필수적입니다. 이러한 각 재료는 뚜렷한 장점과 한계를 제공하여 다양한 응용 및 공작물 재료에 적합합니다. 이 기사에서는 이러한 절단 도구 재료의 복잡성을 탐구하여 복잡한 가공 세계를 자신있게 탐색 할 수 있도록 도와 드리겠습니다.
2. 핵심 인서트 : 두 세계의 최고
구성 및 특성
핵심 삽입물, 포트 만토 “세라믹” 그리고 “금속,” 세라믹 재료의 경도를 금속 결합제의 인성과 결합하십시오. 전형적으로 니켈 기반 합금과 결합 된 티타늄 카바이드 (TIC) 또는 타이타늄 (TICN) 입자로 구성되며, 소제 삽입물은 고유 한 특성의 균형을 제공합니다.
장점과 단점
장점:
- 탄화물보다 내마모성이 높습니다
- 우수한 열 안정성
- 우수한 표면 마감 기능
- 좋은 화학적 안정성
단점 :
- 카바이드에 비해 인성이 낮습니다
- 카바이드 인서트보다 부서지기 쉬운
- 카바이드에 비해 제한된 가용성
응용
핵심 삽입 엑셀에서 :
- 강철 및 주철에 대한 마무리 작업
- 더 부드러운 재료의 고속 가공
- 우수한 표면 마감이 필요한 응용
3. 카바이드 인서트 : 다재다능한 주변
구성 및 특성
카바이드 인서트, 시멘트 카바이드로도 알려진, 코발트 매트릭스와 결합 된 텅스텐 카바이드 (WC) 입자로 구성됩니다. 이 조성물은 경도와 인성을 결합한 재료를 만들어 다양한 가공 응용 분야에 적합합니다.
장점과 단점
장점:
- 경도와 인성의 균형 균형
- 다양한 응용 프로그램에 사용할 수있는 광범위한 등급
- 좋은 내마모성
- 많은 가공 작업에 비용 효율적입니다
단점 :
- 세라믹 및 슈퍼 하드 재료에 비해 뜨거운 경도가 낮습니다
- 특정 응용 분야에서 성능을 향상시키기 위해 코팅이 필요할 수 있습니다
응용
카바이드 인서트는 다음과 같이 널리 사용됩니다.
- 다양한 재료의 범용 가공
- 밀링, 회전 및 시추 작업
- 거칠기 및 반제품 작업
4. 입방 붕소 질화물 (CBN) : 강철 전문가
구성 및 특성
입방 붕소 질화 붕소 (CBN)는 경도에서 다이아몬드에 이어 두 번째로 합성 슈퍼 하드 재료입니다. 육각형 붕소를 질화성을 고온 및 압력에 적용하여 입방 결정 구조를 만들어냅니다.
장점과 단점
장점:
- 극심한 경도와 내마모성
- 우수한 열 안정성
- 경화 강철 가공의 우수한 성능
- 철 재료를 가공 할 때 화학적 안정성
단점 :
- 탄화물 및 소식에 비해 더 높은 비용
- 부서지기 쉬운 자연에는 신중한 취급 및 응용 프로그램이 필요합니다
- 더 부드러운 재료에 대한 제한성
응용
CBN은 다음과 같습니다.
- Machining hardened steels (>45 HRC)
- 캐스트 아이언의 고속 가공
- 타이트한 공차가 필요한 마무리 작업
CBN 대 PCBN
다결정 입방 붕소 질화 붕소 (PCBN)는 CBN 입자가 세라믹 또는 금속 바인더로 소결되는 CBN의 변형입니다. PCBN은 순수한 CBN에 비해 강인성을 제공하므로 중단 된 절단 작업 및보다 다양한 응용 분야에 적합합니다.
5. 다결정 다이아몬드 (PCD) : 비철 전문가
구성 및 특성
다결정 다이아몬드 (PCD)는 금속 바인더, 일반적으로 코발트와 함께 소결 된 다이아몬드 입자로 구성됩니다. 이로 인해 탁월한 경도와 내마모성이있는 재료가 발생합니다.
장점과 단점
장점:
- 비교할 수없는 경도와 내마모성
- 우수한 열 전도성
- 우수한 표면 마감 기능
- 적절한 응용 프로그램의 긴 도구 수명
단점 :
- 높은 비용
- 고온에서 철 물질과의 화학 반응성
- 부서지기 쉬운 자연에는 신중한 취급 및 응용 프로그램이 필요합니다
응용
PCD 절단 도구는 다음에 이상적입니다.
- 비철 금속 가공 (알루미늄, 구리, 황동)
- 절단 연마 재료 (유리 섬유, 탄소 섬유 복합재)
- 초 충전 가공 작업
6. 비교 분석 : termet 인서트 대 탄수화물 vs CBN vs PCD
경도 비교
Cermet 인서트 대 탄수화물 대 CBN 대 PCD를 비교할 때, 경도는 중요한 요소입니다. 가장 부드러운에서 가장 어려운 것 :
- 카바이드
- 도성 합금
- CBN
- PCD
PCD가 가장 어렵지만 철 재료의 한계로 인해 모든 응용 프로그램에 항상 최선의 선택은 아닙니다.
비용 비교
이러한 절단 공구 재료의 비용은 크게 다릅니다. 가장 비싸고 가장 비싼 것까지 :
- 카바이드
- 도성 합금
- CBN
- PCD
CBN과 PCD의 비용이 높을수록 적절한 응용 분야에서 우수한 성능과 더 긴 도구 수명으로 정당화 될 수 있습니다.
다른 응용 프로그램의 성능
- Cermet Inserts : 강철 및 주철에서의 작업을 마무리하는 데 가장 적합하며 우수한 표면 마감을 제공합니다.
- 카바이드 : 다양한 재료 및 운영에 적합한 다목적 성능.
- CBN : 강화 강과 아이언, 특히 고속으로 가공하는 데 탁월합니다.
- PCD : 비철 및 연마 재료의 타의 추종을 불허하는 성능.
7. 자주 묻는 질문
CBN은 카바이드보다 어렵습니까?
예, CBN은 탄화물보다 훨씬 어렵습니다. Knoop 경도 척도에서 CBN은 일반적으로 4000 ~ 5000 KHN이며, 탄화물은 1000 ~ 2000 KHN입니다.
CBN 인서트는 무엇에 사용됩니까?
CBN 인서트는 주로 강화 강철 가공에 사용됩니다.>45 HRC), 캐스트 아이언 및 기타 단단한 재료. 고속 가공 및 마무리 작업이 밀접한 공차가 필요한 마무리 작업에 탁월합니다.
CBN 휠이 카바이드를 날카롭게합니까?
그렇습니다. CBN 휠은 탄화물 도구를 효과적으로 날카롭게 할 수 있습니다. CBN의 극도의 경도는 카바이드 절단 도구를 연삭 및 선명하게하는 데 적합하여 정확하고 내구성있는 가장자리를 제공합니다.
PCD와 CBN의 차이점은 무엇입니까?
PCD와 CBN의 주요 차이점은 다음과 같습니다.
- 경도 : PCD는 CBN보다 어렵습니다
- 화학적 안정성 : CBN은 철 재료를 가공 할 때 더 안정적입니다.
- 응용 분야 : PCD는 비철 및 연마 재료로 탁월한 반면 CBN은 강화 된 강과 주조 아이언에 더 좋습니다.
CBN이 PCD보다 스틸 가공에 더 나은 이유는 무엇입니까?
CBN은 고온에서의 화학적 안정성으로 인해 강철 가공에 더 좋습니다. PCD는 고온에서 철과 반응하여 빠른 도구 마모를 유발합니다. CBN은 안정적으로 유지되어 경화 된 강과 주조를 효율적으로 가공 할 수 있습니다.
CBN은 다이아몬드보다 어렵습니까?
아니요, CBN은 다이아몬드보다 어렵지 않습니다. 다이아몬드 (PCD 포함)는 가장 잘 알려진 천연 물질입니다. 그러나 CBN은 두 번째로 높은 재료이며 특히 철 재료를 가공 할 때 특정 응용 분야에서 다이아몬드보다 이점을 제공합니다.
CBN이 왜 그렇게 비싸나요?
CBN은 몇 가지 요인으로 인해 비쌉니다.
- 고온 및 압력을 포함하는 복잡한 제조 공정
- 합성 생산이 필요한 자연 발생 제한
- 생산에 필요한 전문 장비 및 전문 지식
- 고유 한 특성으로 인해 산업 응용 분야의 높은 수요
8. 상세한 조성 및 물리 화학적 특성
Cermet Inserts vs Carbide vs CBN vs PCD를 비교할 때 각 물질의 상세한 조성 및 물리 화학적 특성을 이해하는 것이 중요합니다. 이 지식은 다양한 가공 응용 분야에서 성능에 대한 통찰력을 제공합니다.
8.1 termet
구성:
- 하드 상 : 일반적으로 타이타늄 카바이드 (TIC), 카보 이트리드 티타늄 (TICN) 또는 질화 티타늄 (TIN)으로 구성된 70-85% 부피
- 바인더 상 : 일반적으로 니켈, 몰리브덴 및/또는 코발트로 구성된 볼륨 15-30 부피
물리 화학적 특성 :
- 밀도 : 조성에 따라 5.6-7.4 g/cm³
- 경도 : 1500-2200 HV (Vickers 경도)
- 열전도율 : 15-40 w/m · k
- 열 팽창 계수 : 7.0-8.5 × 10/k
- 가로 파열 강도 : 1200-2500 MPa
- 영률 : 400-450 GPA
Cermet은 세라믹의 높은 경도를 금속의 인성과 결합하여 우수한 내마모성 및 열 안정성을 제공합니다. 티타늄 기반 하드상은 경도와 내마모성을 제공하는 반면 금속 바인더는 인성과 열 충격 저항을 향상시킵니다.
8.2 카바이드
구성:
- 하드 단계 : 일반적으로 70-97%, 텅스텐 카바이드 (WC)로 구성됩니다.
- 바인더 상 : 보통 3-30 부피, 주로 코발트 (CO)
물리 화학적 특성 :
- 밀도 : 코발트 함량에 따라 11.0-15.0 g/cm³
- 경도 : 1000-1800 HV, 코발트 함량과 반비례합니다
- 열전도율 : 50-100 w/m · k
- 열 팽창 계수 : 4.9-7.1 × 10/k
- 가로 파열 강도 : 1500-3000 MPa
- 영률 : 450-650 GPA
카바이드 인서트는 경도와 인성 사이의 균형을 제공합니다. 텅스텐 카바이드는 내마모성과 경도를 제공하는 반면 코발트 바인더는 강인성과 충격 저항을 향상시킵니다. 특성은 탄수화물 입자 크기와 코발트 함량을 변경하여 조정할 수 있습니다.
8.3 입방 붕소 질화물 (CBN)
구성:
- CBN 결정 : 50-95 부피
- 바인더 상 : 부피 5-50 부피, 일반적으로 세라믹 (예 : 주석, ALN) 또는 금속 (예 : CO, NI, AL)
물리 화학적 특성 :
- 밀도 : 3.4-4.3 g/cm³
- 경도 : 4000-5500 HV
- 열전도율 : 100-200 w/m · k
- 열 팽창 계수 : 4.6-4.9 × 10/k
- 가로 파열 강도 : 500-800 MPa
- 영률 : 680-720 GPA
CBN은 다이아몬드와 유사한 입방 결정 구조를 갖는 합성 슈퍼 하드 재료입니다. 특히 철 재료를 가공 할 때 탁월한 경도, 열 안정성 및 화학적 불활성을 제공합니다. 높은 열전도율은 가공 중에 효율적인 열 소산을 허용합니다.
8.4 다결정 다이아몬드 (PCD)
구성:
- 다이아몬드 결정 : 90-95 부피
- 바인더 상 : 부피 5-10%, 일반적으로 코발트
물리 화학적 특성 :
- 밀도 : 3.5-4.0 g/cm³
- 경도 : 8000-10000 HV
- 열전도율 : 500-2000 w/m · k
- 열 팽창 계수 : 2.0-4.8 × 10/k
- 가로 파열 강도 : 1200-1700 MPa
- 영률 : 776-925 GPA
PCD는 금속 바인더, 일반적으로 코발트와 함께 소결 된 다이아몬드 입자로 구성됩니다. 탁월한 열전도율과 결합 된 비교할 수없는 경도 및 내마모성을 제공합니다. 그러나 PCD는 고온에서 철분과 화학적으로 반응하여 철 재료 가공에 사용을 제한합니다.
물리 화학적 특성의 비교 분석
Cermet Inserts vs Carbide vs CBN vs PCD를 평가할 때 몇 가지 주요 물리 화학적 특성이 눈에 띄게됩니다.
- Hardness: PCD > CBN > Cermet > Carbide This hierarchy directly influences wear resistance and tool life in abrasive applications.
- Thermal Conductivity: PCD > CBN > Carbide > Cermet Higher thermal conductivity allows for better heat dissipation during machining, potentially enabling higher cutting speeds.
- Density: Carbide > Cermet > PCD > CBN Lower density materials like CBN and PCD can be advantageous in high-speed rotating tools, reducing centrifugal forces.
- Thermal Expansion: Cermet > Carbide > CBN > PCD Materials with lower thermal expansion coefficients maintain better dimensional stability during temperature fluctuations in machining processes.
- Transverse Rupture Strength: Carbide > Cermet > PCD > CBN Higher transverse rupture strength indicates better resistance to chipping and fracture, particularly important in interrupted cutting operations.
특정 가공 응용 분야를위한 최적의 절단 도구 재료를 선택할 때 이러한 상세한 조성 및 물리 화학적 특성을 이해하는 것이 중요합니다. 핵심 인서트 대 카바이드 대 CBN 대 PCD 사이의 선택은 공작물 재료, 가공 매개 변수 및 원하는 결과와 관련하여 이러한 특성을 신중하게 고려해야합니다.
9. 결론 : 올바른 절단 도구 재료 선택
Cermet Inserts vs Carbide vs CBN vs PCD의 논쟁에는 하나의 크기에 맞는 솔루션이 없습니다. 선택은 다음을 포함한 다양한 요인에 따라 다릅니다.
- 공작물 재료
- 가공 작동 (거친, 마무리, 고속 가공)
- 필요한 표면 마감
- 도구 수명 기대
- 예산 제약
각 자료의 고유 한 속성, 장점 및 제한 사항을 이해함으로써 가공 프로세스를 최적화하기위한 정보에 근거한 결정을 내릴 수 있습니다. CBN 및 PCD와 같은 고급 재료는 특정 응용 분야에서 우수한 성능을 제공하지만 카바이드 및 Cermet 인서트와 같은 전통적인 옵션은 여전히 현대적인 가공 작업에 자리 잡고 있습니다.
가공 기술이 계속 발전함에 따라 절단 도구 재료에 대한 정보를 유지하면 업계의 경쟁 우위를 유지하는 데 도움이됩니다. 일반적인 강 또는 이국적인 합금으로 작업하든 필요에 맞는 절단 도구 자료가 있습니다.
