Карбидные вставки являются важными компонентами в современном производстве, ценится за их исключительную твердость, устойчивость к износу и способность поддерживать острые режущие края в экстремальных условиях. Но задумывались ли вы когда -нибудь, как создаются эти важные инструменты? В этом комплексном руководстве мы рассмотрим сложный процесс того, как производятся карбидные вставки, от сырья до готовых продуктов.
Введение: мир карбидных вставки
Карбидные вставки произвели революцию в металлообработке, что позволило бы быстрее резаться, улучшенные поверхностные отделки и расширенный срок службы инструмента. Чтобы понять их важность, мы должны сначала углубиться в сложный процесс производства, который оживляет эти высокопроизводительные режущие инструменты. Итак, как производятся карбидные вставки? Давайте рассмотрим это увлекательное путешествие от порошка до точности.
Сырье: строительные блоки карбидных вставки
Прежде чем мы сможем ответить на вопрос о том, как производятся карбидные вставки, мы должны понять задействованные материалы. Основные компоненты, используемые при производстве карбидных вставок, являются:
- Порошок карбида вольфрама: это основной ингредиент, обеспечивающий твердость и устойчивость к износу вставки.
- Порошок кобальта: действует как связующее, держа вместе частицы карбида вольфрама.
- Дополнительные карбиды: такие как карбид титана или карбид тантала, могут быть добавлены для повышения определенных свойств.
Качество и доля этого сырья значительно влияют на конечную производительность карбидного вставки.
Процесс производства: как карбидные вставки сделаны шаг за шагом
Теперь давайте погрузимся глубоко в сердце нашей темы: как производятся карбидные вставки? Процесс включает в себя несколько важных шагов, каждый из которых способствует окончательному свойствам и производительности вставки. Понимание этого процесса является ключом к оценке сложности и точности, связанной с созданием этих высокопроизводительных режущих инструментов.
1. Приготовление порошка
Путешествие того, как делаются карбидные вставки, начинается с тщательного отбора и подготовки порошков.
- Выбор сырья: высокочислица вольфрамового карбида и порошки кобальта получены. Качество этого сырья имеет решающее значение для окончательной производительности вставки.
- Анализ порошка: порошки анализируются на распределение, чистоту и химический состав частиц.
- Взвешивание и доля: точное количество карбида вольфрама и кобальтовых порошков взвешивается в соответствии с желаемыми характеристиками. Содержание кобальта обычно варьируется от 6% до 30%, в зависимости от предполагаемого применения вставки.
- Аддитивное включение: при необходимости на этом этапе добавляются дополнительные карбиды, такие как карбид титана или карбид тантала для повышения определенных свойств.
2. Смешивание и фрезерование
Этот шаг имеет решающее значение в том, как производятся карбидные вставки, поскольку он определяет однородность конечного продукта.
- Первоначальное смешивание: измеренные порошки тщательно смешаны в смеси V-сленей или турбуле, чтобы обеспечить равномерное распределение всех компонентов.
- Метка для мяча: затем смесь переносится на шаровую мельницу. В этом устройстве используются твердые, устойчивые к износу шарики (часто изготовленные из карбида вольфрама) для дальнейшего смешивания и измельчения порошка.
- Влажное фрезерование: жидкая среда, обычно спирт, добавляется для облегчения процесса фрезерования и предотвращения окисления.
- Продолжительность фрезерования: процесс фрезерования может длиться от 24 до 72 часов, в зависимости от желаемого размера частиц и характеристик уровня.
- Снижение размера частиц: во время фрезерования частицы порошка уменьшаются до субмикронских размеров, как правило, от 0,5 до 5 микрометров.
- Высыхание: после фрезерования суспензионная сушила с использованием методов сушки или вакуумной сушки для удаления жидкой среды.
3. нажатие и формирование
Следующий шаг в том, как делаются карбидные вставки, включает в себя формирование порошка в нужную форму.
- Порошковая смазка: в порошок добавляется небольшое количество органического связующего (часто парафинового воска) для улучшения его проторенности и сжимаемости.
- Подготовка к матрице: подготовлена с формой желаемой вставки. Полость кубика часто немного больше, чтобы объяснить усадку во время спекания.
- Порошковая начинка: приготовленная порошковая смесь осторожно выливается в полость кубика.
- Уплотнение: порошок сжимается под высоким давлением, как правило, от 10 до 30 тонн на квадратный дюйм, используя гидравлические или механические прессы.
- Зеленая компактная формация: результат - “зеленый компактный,” который имеет основную форму окончательной вставки, но все еще является относительно мягкой и хрупкой.
- Выброс: зеленый компакт тщательно выброшен из матрицы.
4. Предварительное спекание (дополнительно)
Некоторые производители включают в себя предварительный шаг в том, как производятся карбидные вставки.
- Нагревание с низким уровнем температуры: зеленые компакты нагревают до температуры от 500 ° C до 900 ° C.
- Удаление связующего: этот процесс удаляет органическое связующее, используемое на стадии прессования.
- Увеличение прочности: предварительное смене слегка увеличивает прочность компакта, облегчая обработку в последующих этапах.
5. Спекание
Спекание - это критический шаг в том, как производятся карбид вставки, превращая хрупкую зеленую компактную компакту в плотную, твердую карбидную вставку.
- Загрузка печи: зеленые компакты (или предварительные детали) загружаются в спеченную печь.
- Контроль атмосферы: атмосфера печи тщательно контролируется, часто используя вакуум или инертный газ, подобный аргону для предотвращения окисления.
- Температура: температура: температура постепенно увеличивается до 1400 ° C (около температуры плавления кобальта).
- Период удержания: температура поддерживается в течение определенного периода, как правило, 1-3 часа, что позволяет кобальту расплавлять и поток между частицами карбида вольфрама.
- Жидкая фаза спекание: расплавленный кобальт действует как связующее, заполняя пространства между частицами карбида.
- Охлаждение: печь медленно охлаждается, позволяя кобальту затвердеть и связывать частицы карбида вместе.
- Усадка: во время спекания вставка уменьшается примерно на 17-25% из-за устранения пор и консолидации структуры.
6. Горячая изостатическая пресса (бедра) (необязательно)
Некоторые высокопроизводительные вставки проходят дополнительный шаг в том, как производятся карбид вставки.
- Среда высокого давления: спеченные вставки помещаются в специальную камеру, заполненную инертным газом при очень высоком давлении (до 30 000 фунтов на квадратный дюйм).
- Повышенная температура: камера нагревается до температуры вблизи температуры спекания.
- Устранение пор: комбинация высокого давления и температуры устраняет любую оставшуюся пористость, что приводит к полностью плотной структуре.
7. Отделка и шлифование
Последние шаги в том, как делаются карбидные вставки, включают в себя достижение точных размеров и геометрии, необходимых для оптимальной производительности.
- Грубое шлифование: спеченные вставки являются заземленными для удаления любых недостатков поверхности и достижения основной формы.
- Точное шлифование: высокопроизводительные шлифовальные машины используются для создания точных размеров, режущих краев и выключателей чипа, необходимых для конкретного типа вставки.
- Подготовка к краю: режущие края могут быть оттачивались или дают определенную микрогеометрию для повышения их производительности и долговечности.
- Отделка поверхности: Некоторые вставки подвергаются дополнительной поверхностной обработке, такими как полировка, для улучшения потока чипа или уменьшения формирования встроенных краев.
8. Контроль качества
На протяжении всего процесса того, как производятся карбидные вставки, внедрены меры контроля качества:
- Проверки размеров: точные измерения проводятся для обеспечения того, чтобы вставка соответствовала требуемым спецификациям.
- Тестирование на твердость: Твердость вставки проверяется, чтобы подтвердить, что она соответствует требованиям оценки.
- Анализ микроструктуры: образцы исследуются под микроскопом для проверки структуры и состава зерна.
- Тестирование производительности: некоторые вставки из каждой партии могут проходить тесты на резку, чтобы проверить их производительность.
9. Покрытие (необязательно)
Многие карбидные вставки проходят дополнительный шаг в производственном процессе: покрытие. Этот шаг усиливает устойчивость к износу вставки, тепловую стабильность и общую производительность.
- Подготовка поверхности: вставки очищаются и иногда предварительно обрабатывают, чтобы обеспечить хорошую адгезию покрытия.
- Применение покрытия: в зависимости от желаемых свойств, покрытия применяются с использованием таких методов, как:
- Химическое осаждение паров (сердечно -сосудистые заболевания): Для более толстых, более устойчивых к износостойкому покрытию
- Физическое осаждение пара (PVD): Для более четких краев и более жестких покрытий
- Многослойные покрытия: многие современные вставки получают несколько слоев различных материалов для покрытия для оптимизации производительности.
- Обработка после покрытия: некоторые вставки с покрытием подвергаются дополнительным обработкам, таким как Edge Honating или полировка, чтобы уточнить поверхность с покрытием.
Понимание этого подробного процесса того, как создаются карбидные вставки, подчеркивает сложность и точность, связанные с созданием этих важных режущих инструментов. Каждый шаг вносит свой вклад в конечные свойства вставки, гарантируя, что она может противостоять требовательным условиям современных операций обработки.
Методы покрытия: повышение производительности карбида вставки
Многие карбидные вставки проходят дополнительный шаг в производственном процессе: покрытие. Но что такое покрытие на карбидные вставки и почему оно применяется?
Покрытия представляют собой тонкие слои твердых материалов, нанесенных на поверхность карбидной вставки, чтобы повысить его производительность. Материалы общего покрытия включают:
- Нитрид титана (олово)
- Титановый карборитрид (тикн)
- Оксид алюминия (AL2O3)
- Титановый алюминиевый нитрид (Tialn)
Эти покрытия обычно применяются с использованием таких методов, как:
- Химическое осаждение паров (сердечно -сосудистые заболевания)
- Физическое осаждение пара (PVD)
Процесс покрытия является важной частью того, как создаются карбидные вставки для многих высокопроизводительных приложений. Это может значительно улучшить устойчивость к износу, уменьшить трение и продлить срок службы инструмента.
Карбидные оценки и классификации
Понимание того, как делаются карбидные вставки, также включает в себя знание о различных доступных оценках. Система оценок для карбидных вставок имеет решающее значение для выбора правильного инструмента для конкретных применений обработки. Давайте углубимся в этот сложный, но существенный аспект технологии вставки карбидов.
Система классификации ISO
Международная организация по стандартизации (ISO) создала широко распространенную систему для классификации карбидных вставки. Эта система использует буквы и цифры, чтобы указать характеристики вставки и предполагаемого применения:
- Группы приложений (буквы):
- P: Для обработки стали (код синего цвета)
- М: Для обработки нержавеющей стали (код желтого цвета)
- K: Для обработки чугуна (код красного цвета)
- N: Для обработки необразных металлов (код зеленого цвета)
- S: Для обработки термостойких супер сплавов и титана (код коричневого цвета)
- H: Для обработки закаленных материалов (серый цветовой код)
- Шкала твердости и выносливости (числа):
- Диапазон от 01 до 50
- Меньшие числа указывают на более сложные, более устойчивые к износостойкому сорта (например, P01, K10)
- Более высокие числа указывают на более жесткие, более устойчивые к воздействию сорта (например, P50, M40)
Конкретные характеристики оценки
В рамках каждой группы приложений оценки вставки карбида дополнительно дифференцируются на основе их композиции и свойств:
- C Оценки (чугун):
- Пример: K10 – Мелкозернистый класс WC-CO для высокоскоростной отделки чугуна
- Пример: K20 – Средний класс для общего назначения чугуна
- P Главы (сталь):
- Пример: P01 – Ультра-жареный сорта для высокоскоростной отделки стали
- Пример: P25 – Средне-зрелый сорт с хорошим балансом износостойкостью и жесткостью для общей стали
- M Оценки (нержавеющая сталь):
- Пример: M10 – Мелкозернистая оценка для высокоскоростной обработки нержавеющей стали
- Пример: M30 – Более жесткая оценка для прерванной резки из нержавеющей стали
- Специализированные оценки:
- N оценки неруховых материалов (например, алюминий, медь)
- S Оценки для термостойких суперсплавов (например, Inconel, Hastelloy)
- H Оценки за закаленные стали и другие твердые материалы
Микроструктура и состав
Оценка карбидных вставок напрямую связана с тем, как они сделаны. Ключевые факторы включают:
- Размер зерна:
- Нано-фрагмент: <0.1 мкм
- Субмикрон: 0,1-0,5 мкм
- Мелкозернистый: 0,5-1,0 мкм
- Средний зерна: 1,0-2,5 мкм
- Coarse-grain: >2.5 μm
- Содержание кобальта:
- Обычно варьируется от 6% до 30%
- Более высокое содержание кобальта увеличивает прочность, но снижает твердость
- Дополнительные карбиды:
- Карбид титана (TIC): улучшает устойчивость к износу кратера
- Карбид тантала (TAC): повышает высокую температуру стабильность
- Карбид ниобия (NBC): увеличивает прочность на край
Выбор правильного класса
Выбор соответствующего сорта вставки карбида включает в себя рассмотрение нескольких факторов:
- Материал заготовки: Совместите класс вставки с обработкой материала.
- Условия резки: рассмотрим такие факторы, как скорость резки, скорость подачи и глубину разреза.
- Стабильность машины: более стабильные настройки могут использовать более жесткие оценки; Менее стабильные могут потребовать более жестких оценок.
- Требования к поверхности: более тонкозернистые оценки, как правило, производят лучшие поверхностные отделки.
- Ожидания срока службы инструмента: более жесткие оценки обычно предлагают более длительный срок службы инструмента при непрерывной резки.
Дополнительные оценки
По мере того, как производители продолжают уточнить, как производятся карбидные вставки, разрабатываются новые оценки для решения конкретных проблем:
- Многослойные оценки: объединение различных композиций карбида в слоях для оптимизации производительности.
- Функционально оцениваемые вставки: изменение состава от сердечника к поверхности для идеального баланса вязкости и износа.
- Нанокомпозитные оценки: включение частиц нано-размера для повышения определенных свойств.
Понимание этих оценок и классификаций имеет решающее значение для оптимизации процессов обработки. Выбирая правильный класс, производители могут значительно повысить производительность, срок службы инструментов и качества детали. Поскольку мы продолжаем изучать, как производятся карбидные вставки, становится ясно, что система оценок играет ключевую роль в переводе производственного процесса в практические, специфичные для приложений инструменты.
Карбид против керамических вставки: сравнение
Хотя мы сосредоточились на том, как производятся карбидные вставки, стоит сравнить их с другим популярным вариантом: керамические вставки.
Карбидные вставки предложение:
- Лучшая прочность и воздействие сопротивления
- Более широкий диапазон приложений
- Более низкая стоимость
Керамические вставки предоставляют:
- Более высокая теплостойкость
- Лучшая производительность на высоких скоростях резания
- Более длительный срок службы в определенных приложениях
Выбор между карбидом и керамикой зависит от конкретных требований к обработке и материала заготовки.
Понимание маркировки карбида вставки
Часть изучения того, как делаются карбидные вставки, включает в себя понимание того, как они отмечены. Маркировка на карбидных вставках предоставляет важную информацию об их геометрии, размере и предполагаемом применении. Эти маркировки следуют стандартизированным системам, в первую очередь системой ISO (Международная организация для стандартизации), которая широко используется в отрасли. Давайте разберем эти маркировки, чтобы понять, что представляет каждый элемент.
ISO Nomenclaturation System
Система ISO использует ряд букв и цифр для описания характеристик вставки. Типичное обозначение ISO может выглядеть так:
CNMG 120408-PM 4325
Давайте декодируем эту маркировку шаг за шагом:
- Вставьте форму (1 -я буква)
- C: 80 ° Diamond
- D: 55 ° Diamond
- R: Раунд
- S: квадрат
- Т: Треугольник
- V: 35 ° Diamond
- W: Trigon (3-й стороны)
- Угол рельефа (2 -я буква)
- N: 0 °
- P: 11 °
- C: 7 °
- E: 20 °
- F: 25 °
- O: 0 ° (для конкретных применений)
- Класс толерантности (3 -я буква)
- A: Ближайшая терпимость
- G: Средняя терпимость
- М: Более широкая терпимость
- Вставьте функции (4 -я буква)
- G: Groove на лице и отверстия с помощью связующего мышца
- N: канавка на лице и отверстия без контр -кишки
- R: Круглая лунка без контр -кишки
- Т: отверстие с контртеркшинкой, без канавки
- Вставьте размер (первый набор чисел)
- 12: вписанный диаметр круга или длина края (в мм)
- 04: Вставьте толщину (в мм)
- Радиус угловой (последние две цифры)
- 08: 0,8 мм угловой радиус
- Чип-выключатель и оценка (-pm 4325)
- PM: стиль Chip Breaker (варьируется от производителя)
- 4325: обозначение оценки (варьируется от производителя)
Дополнительные маркировки
Помимо системы ISO, производители часто включают в себя дополнительные маркировки:
- Логотип бренда: идентифицирует производителя.
- Уровень материала: часто цветовой кодировки (например, синий для стали, желтый для нержавеющей стали).
- Тип покрытия: может быть указан определенным цветом или маркировкой.
- Состояние передовых: символы могут указывать на отточенные или острые края.
- Индикаторы охлаждающей жидкости: для вставок, предназначенных для охлаждающей жидкости.
Интерпретация специальной геометрии
Некоторые вставки имеют специальную геометрию, которая указана в их маркировке:
- Вставки стеклоочистителя: часто обозначают ‘w’ В обозначении чипового прерывателя.
- Вставки с высоким содержанием пищи: может быть ‘hf’ или аналогично в своем обозначении.
- Двусторонние вставки: обозначены конкретными буквами в позиции функций вставки.
Производители-специфические коды
Хотя система ISO предоставляет стандартизированную базу, многие производители добавляют свои собственные коды, чтобы предоставить более конкретную информацию:
- Sandvik Coromant: использует ‘GC’ Префикс для обозначения оценки (например, GC4325).
- Kennametal: использует ‘kc’ Префикс для их оценок (например, KC5010).
- ISCAR: часто включает в себя ic ic’ в их оценках (например, IC8150).
Понимание вставки упаковки
Упаковка карбидных вставок часто содержит дополнительную ценную информацию:
- Рекомендуемые параметры резки: скорость, подача и глубина диапазонов разреза.
- Совместимость материала: символы или коды, указывающие подходящие материалы заготовки.
- Числа партий: для контроля качества и отслеживания.
- Рекомендации по хранению: для поддержания качества вставки.
Значение в производственном процессе
Понимание этой маркировки имеет решающее значение не только для пользователей, но и в процессе того, как производятся карбид вставки. Маркировка обычно добавляется на последних этапах производства:
- Лазерная гравюра: многие маркировки добавляются с использованием систем точной лазерной гравировки.
- Цветовое кодирование: Некоторые производители применяют точки или полосы с цветовой кодировкой, чтобы указать совместимость с оценкой или материалом.
- Контроль качества: точность маркировки проверяется как часть окончательного процесса проверки.
Советы по чтению маркировки карбида вставки
- Всегда обращайтесь к каталогу или веб -сайту производителя для их конкретной системы кодирования.
- Обратите внимание на порядок маркировки, так как он может немного различаться между производителями.
- Используйте увеличительное стекло или люп для небольших вставок, так как маркировка может быть довольно маленькой.
- В случае сомнений проконсультируйтесь с производителем инструментов или специалистом по режущим инструментам.
- Имейте в виду, что некоторые специальные или пользовательские вставки могут не следовать стандартной системе ISO.
Понимание этой маркировки имеет важное значение для выбора правильной вставки для конкретной операции обработки. Это позволяет пользователям быстро идентифицировать форму, размер, толерантность и предполагаемое приложение вставки. Эти знания в сочетании с пониманием того, как производятся карбид вставки, позволяет машинистам и инженерам оптимизировать свои процессы резки для максимальной эффективности и качества.
По мере продвижения технологий производства, мы можем увидеть новые системы маркировки, чтобы приспособить более сложную геометрию вставки и передовые материалы. Оставаться в информировании об этих разработках имеет решающее значение для тех, кто работает с режущими инструментами в современных производственных средах.
Покрытый против карбида без покрытия: в чем разница?
При обсуждении того, как производятся карбид вставки, важно учитывать разницу между сортами с покрытием и без покрытия.
ПРЕДЛОЖЕНИЕ СДЕРЖКА ПЕРЕДАЧИ
- Повышенная устойчивость к износу
- Более высокая скорость резки
- Более длинный срок службы инструмента
- Лучшая поверхность в некоторых приложениях
Необъясняемые карбидные вставки предоставляют:
- Более четкие края разрезания
- Лучшая производительность в прерванных сокращениях
- Более низкая стоимость
- Пригодность для непредвиденных материалов
Выбор между покрытием и без покрытия зависит от конкретной операции обработки и материала заготовки.
Карбид против CBN: твердость и приложения
Изучая, как производятся карбидные вставки, вы можете задаться вопросом о других супер-хардах, таких как кубический нитрид бора (CBN). CBN сложнее карбида?
Да, CBN сложнее карбида. Тем не менее, карбидные вставки более широко используются из -за их:
- Более низкая стоимость
- Лучшая прочность
- Более широкий диапазон приложений
CBN превосходен в обработке закаленных сталей и литых утюгов, но он дороже и менее жесткий, чем карбид.
Определение карбидных вставки
Как узнать, является ли вставка карбида? Вот некоторые характеристики:
- Тусклый серый цвет (для вставки без покрытия)
- Высокая плотность (кажется тяжелее, чем выглядит)
- Магнитный (из -за содержания кобальта)
- Очень жестко (может царапать стекло)
Для вставки с покрытием цвет покрытия может варьироваться (например, золото для олова, серый для тикна).
Заключение: будущее производства карбида вставки
Понимание того, как создаются карбидные вставки, имеет решающее значение для тех, кто участвует в обработке. От тщательного выбора сырья до точного управления производственным процессом, каждый шаг способствует окончательной производительности вставки.
Поскольку мы смотрим в будущее, достижения в области материаловедения и технологий производства обещают еще более сложные карбидные вставки. Инновации в карбидах наногренных карбидов, многослойных покрытиях и индивидуальной микрогеометрии-это всего лишь несколько областей, которые могут изменить то, как вставки карбида производятся в ближайшие годы.
Установив тонкости того, как производятся карбидные вставки, инженеры и машинисты могут принимать более обоснованные решения, оптимизировать свои операции по резке и раздвигать границы того, что возможно при резке металла.
