碳化物插入物是现代制造业中必不可少的组成部分，以其出色的硬度，耐磨性和在极端条件下保持锋利的切割边缘的能力而珍视。但是，您是否曾经想过是如何创建这些关键工具的？在本综合指南中，我们将探讨从原材料到成品的复杂过程。
简介：碳化物插入的世界
碳化物插入物已彻底改变了金属加工行业，可以更快的切割速度，改善的表面饰面和扩展的工具寿命。要了解它们的重要性，我们必须首先深入研究将这些高性能切割工具栩栩如生的复杂制造过程。那么，如何制作碳化物插入物？让我们探索从粉末到精确度的这一迷人的旅程。
原材料：碳化物插件的构建块
在回答如何制作碳化物插入的问题之前，我们需要了解所涉及的材料。制造碳化物插件中使用的主要组件是：
- 碳化碳化碳碳粉：这是主要成分，可提供插入物的硬度和耐磨性。
- 钴粉：用作粘合剂，将碳化钨颗粒固定在一起。
- 额外的碳化物：可以添加碳化钛或碳化钛，以增强特定特性。
这些原材料的质量和比例显着影响碳化物插入物的最终性能。
制造过程：碳化物插件如何逐步制作
现在，让我们深入了解我们主题的核心：碳化物插件是如何制成的？该过程涉及几个关键步骤，每个步骤都促进了插入的最终属性和性能。了解此过程是欣赏创建这些高性能切割工具所涉及的复杂性和精确性的关键。
1. 粉末制备
碳化物插入物的方式的旅程始于粉末的仔细选择和准备。
- 原材料的选择：高纯度碳化氢碳酸盐和钴粉被采购。这些原材料的质量对于插入物的最终性能至关重要。
- 粉末分析：分析粉末的粒度分布，纯度和化学成分。
- 称重和比例：根据所需的等级规格称重精确量的碳化碳和钴粉。钴含量通常从6％到30％不等，具体取决于插入物的预期应用。
- 添加剂掺入：如果需要，在此阶段增加了其他碳化物，例如碳化钛或碳化物碳化钛，以增强特定特性。
2。混合和铣削
此步骤对于制作碳化物插入物的方式至关重要，因为它决定了最终产品的均匀性。
- 初始混合：测得的粉末在V-Blender或涡轮混合器中充分混合，以确保所有组件的均匀分布。
- 球铣削：然后将混合物转移到球厂。该设备使用坚硬的耐磨损球（通常由碳化钨制成）来进一步混合并研磨粉末。
- 湿厂：添加液体培养基，通常是酒精，以促进铣削过程并防止氧化。
- 铣削持续时间：铣削过程可以持续24到72小时，具体取决于所需的粒径和等级特征。
- 粒径还原：在铣削期间，粉末颗粒被缩小为亚微米尺寸，通常从0.5至5微米。
- 干燥：铣削后，使用喷雾干燥或真空干燥技术将浆液干燥以去除液体培养基。
3。按压和塑造
碳化物插入物的下一步是将粉末形成所需的形状。
- 粉末润滑：将少量有机粘合剂（通常是石蜡）添加到粉末中，以提高其流动性和可压缩性。
- 模具制备：准备带有所需插入形状的模具。在烧结过程中，模具腔通常稍大一些，以解释收缩。
- 粉末填充：将准备好的粉末混合物小心地倒入模腔中。
- 压实：使用液压或机械压力机，在高压下压缩粉末，通常在每平方英寸10至30吨之间。
- 绿色紧凑的形成：结果是 “绿色紧凑型，” 它具有最终插入物的基本形状，但仍然相对柔软和脆弱。
- 射血：绿色契约是小心地从模具中弹出的。
4. 预烧结（可选）
一些制造商在制造碳化物插件方面包括了预插的步骤。
- 低温加热：将绿色契约加热到500°C和900°C之间的温度。
- 粘合剂去除：此过程除去压迫阶段使用的有机粘合剂。
- 强度提高：预插口略微增加了紧凑型的强度，从而在随后的步骤中更容易处理。
5. 烧结
烧结是碳化物插入物的制造方式的关键步骤，将脆弱的绿色紧凑变成密集的硬质碳化物插入物。
- 熔炉装载：将绿色的紧凑型（或预插零件）装载到烧结炉中。
- 大气控制：经常使用真空或像氩气这样的惰性气体来防止氧化。
- 温度升高：温度逐渐升至1400°C左右（在钴的熔点附近）。
- 保持期：将温度保持在特定周期，通常为1-3小时，从而使钴熔化并在碳化碳液颗粒之间流动。
- 液相烧结：熔融钴充当粘合剂，填充碳化物颗粒之间的空间。
- 冷却：炉子缓慢冷却，使钴可以固化并将碳化物颗粒结合在一起。
- 收缩：在烧结期间，由于消除了毛孔和结构的整合，插入插入的收缩量约为17-25％。
6。热等坐骨（臀部）（可选）
一些高性能的插入物在制造碳化物插件方面还有一个额外的步骤。
- 高压环境：将烧结的插入物放置在一个在非常高压（最高30,000 psi）的特殊室内，充满了惰性气体。
- 温度升高：将腔室加热至接近烧结温度的温度。
- 消除孔：高压和温度的组合消除了任何剩余的孔隙度，从而产生了完全致密的结构。
7.完成和研磨
碳化物插入物的最终步骤涉及实现最佳性能所需的精确尺寸和几何形状。
- 粗糙的研磨：烧结的插入物是地面以去除任何表面缺陷并达到基本形状。
- 精确研磨：高精度磨床用于创建特定插入类型所需的确切尺寸，切割边缘和芯片断路器。
- 边缘准备：可以对切割边缘进行磨削或给予特定的微观几何以提高其性能和耐用性。
- 表面精加工：一些插入物经过其他表面处理，例如抛光以改善芯片流或减少内置边缘形成。
8。质量控制
在整个碳化物插件的整个过程中，实施了质量控制措施：
- 维度检查：进行精确的测量以确保插入符合所需的规格。
- 硬度测试：测试插入物的硬度以确认其符合等级要求。
- 显微结构分析：在显微镜下检查样品以验证晶粒结构和组成。
- 性能测试：每批插入的一些插入物可能会进行切割测试以验证其性能。
9。涂层（可选）
许多碳化物插入物在制造过程中采取了额外的步骤：涂料。此步骤可以增强插入式耐磨性，热稳定性和整体性能。
- 表面准备：清洁插入物，有时会预处理以确保良好的涂层粘附。
- 涂料应用：根据所需属性，使用诸如：
- 化学蒸气沉积（CVD）：对于更厚，更耐磨损的涂料
- 物理蒸气沉积（PVD）：对于更清晰的边缘和更坚固的涂料
- 多层涂料：许多现代插入物接收多层不同的涂层材料，以优化性能。
- 涂层后处理：一些涂层插入物会接受其他处理，例如边缘磨练或抛光，以完善涂层表面。
理解如何制作碳化物插入物的详细过程突出了创建这些基本切割工具所涉及的复杂性和精度。每个步骤都有助于插入的最终属性，以确保它可以承受现代加工操作的苛刻条件。
涂料技术：增强碳化物插入性能
许多碳化物插入物在制造过程中采取了额外的步骤：涂料。但是，碳化物插入物上的涂层是什么，为什么要应用呢？
涂层是涂在硬质合金插入物表面的硬材料的薄层，以增强其性能。常见涂料材料包括：
- 硝酸钛（TIN）
- 钛二硝酸钛（TICN）
- 氧化铝（AL2O3）
- 硝酸钛铝（TiALN）
这些涂层通常使用：
- 化学蒸气沉积（CVD）
- 物理蒸气沉积（PVD）
涂料过程是如何为许多高性能应用制作碳化物插入物的关键部分。它可以显着提高耐磨性，减少摩擦并延长工具寿命。
碳化物插入等级和分类
了解碳化物插入物的方式也涉及了解可用的不同等级。碳化物插入物的分级系统对于选择特定加工应用的合适工具至关重要。让我们深入研究碳化物插入技术的这一复杂但必不可少的方面。
ISO分类系统
国际标准化组织（ISO）已建立了一个广泛接受的系统，用于分类碳化物插件。该系统使用字母和数字来指示插入物的特征和预期应用：
- 应用程序组（字母）：
- P：用于加工钢（蓝色代码）
- M：用于加工不锈钢（黄色代码）
- K：用于加工铸铁（红色代码）
- N：用于加工非有产金属（绿色代码）
- S：用于加工耐热的超级合金和钛（棕色代码）
- H：用于加工硬化材料（灰色代码）
- 硬度和韧性量表（数字）：
- 从01到50
- 较低的数字表明更难，更耐磨损等级（例如P01，K10）
- 较高的数字表明更艰难，更耐影的等级（例如P50，M40）
特定的年级特征
在每个应用程序组中，碳化物插入等级根据其组成和特性而进一步区分：
- C等级（铸铁）：
- 示例：K10 – 铸铁高速饰面的细颗粒WC-CO等级
- 示例：K20 – 通用铸铁加工的中粒级
- P等级（钢）：
- 示例：P01 – 高速钢的超细颗粒等级
- 示例：p25 – 中粒坡度具有良好的耐磨性和韧性平衡的一般钢加工
- M等级（不锈钢）：
- 示例：M10 – 细粒度的高速加工不锈钢
- 示例：M30 – 在不锈钢中切断切割的更坚固的成绩
- 专业等级：
- 非有产材料的n等级（例如铝，铜）
- 耐热超合金的S等级（例如Inconel，Hastelloy）
- h的h级钢和其他硬材料的成绩
微观结构和组成
碳化物插入物的分级与制造方式直接相关。关键因素包括：
- 粒度：
- 纳米粒： <0.1μm
- 亚微米：0.1-0.5μm
- 细粒度：0.5-1.0μm
- 中元：1.0-2.5μm
- Coarse-grain: >2.5 μm
- 钴含量：
- 通常从6％到30％
- 较高的钴含量会增加韧性，但会降低硬度
- 其他碳化物：
- 碳化钛（TIC）：提高火山口耐药性
- 棘齿碳化物（TAC）：增强高温稳定性
- 碳化物（NBC）：增加边缘强度
选择合适的成绩
选择适当的碳化物插入级等级涉及考虑几个因素：
- 工件材料：将插入等级与正在加工的材料匹配。
- 切割条件：考虑削减速度，进料率和切割深度等因素。
- 机器稳定性：更稳定的设置可以使用更艰难的成绩；稳定较低的可能需要更艰难的成绩。
- 表面饰面要求：较细粒的成绩通常会产生更好的表面饰面。
- 工具寿命期望：较难的成绩通常在连续切割操作中提供更长的工具寿命。
高级级发展
随着制造商继续完善碳化物插件的制造方式，正在开发新等级以应对特定的挑战：
- 多层等级：将不同的碳化物组合物组合在一起以优化性能。
- 功能分级的插入物：从核心到表面的组成改变，以达到理想的韧性和耐磨性的平衡。
- 纳米复合材料等级：结合纳米大小的颗粒以增强特定特性。
了解这些等级和分类对于优化加工过程至关重要。通过选择合适的等级，制造商可以显着提高生产率，工具寿命和部分质量。当我们继续探索如何制作碳化物插件时，很明显，分级系统在将制造过程转化为实用，特定于应用的工具方面起着关键作用。
碳化物与陶瓷插入物：比较
尽管我们专注于如何制作碳化物插件，但值得将它们与另一个流行的选项进行比较：陶瓷插入物。
碳化物插入物提供：
- 更好的韧性和影响力
- 更广泛的应用程序范围
- 较低的成本
陶瓷插入物提供：
- 较高的耐热性
- 在高切割速度下的性能更好
- 某些应用中的工具寿命更长
碳化物和陶瓷之间的选择取决于特定的加工要求和工件材料。
了解碳化物插入标记
学习如何制作碳化物插入物的一部分涉及了解它们的标记方式。碳化物插入物上的标记提供了有关其几何形状，大小和预期应用的重要信息。这些标记遵循标准化系统，主要是ISO（国际标准化组织）系统，该系统在行业中广泛使用。让我们分解这些标记以了解每个元素所代表的内容。
ISO命名系统
ISO系统使用一系列字母和数字来描述插入的特征。典型的ISO名称可能看起来像这样：
CNMG 120408-PM 4325
让我们逐步解码此标记：
- 插入形状（第一字母）
- C：80°钻石
- D：钻石55°
- R：圆
- S：广场
- T：三角
- V：35°钻石
- W：Trigon（3面）
- 浮雕角（第二字母）
- n：0°
- P：11°
- C：7°
- E：20°
- F：25°
- O：0°（对于特定应用）
- 公差类（第三字母）
- 答：最近的宽容
- G：中等公差
- M：更广泛的容忍度
- 插入功能（第四个字母）
- G：脸部和孔的凹槽
- n：面部和孔的凹槽，无反孔
- R：圆孔无反孔
- T：孔的孔，没有凹槽
- 插入大小（第一组数字）
- 12：刻有圆形直径或边缘长度（以毫米为单位）
- 04：插入厚度（以毫米为单位）
- 角半径（最后两个数字）
- 08：0.8毫米角半径
- 芯片断路器和等级（-pm 4325）
- PM：芯片断路器样式（制造商不同）
- 4325：年级名称（由制造商变化）
附加标记
除了ISO系统之外，制造商通常还包括其他标记：
- 品牌徽标：标识制造商。
- 材料等级：通常是颜色编码的（例如，蓝色用于钢，黄色用于不锈钢）。
- 涂层类型：可以用特定的颜色或标记表示。
- 尖端条件：符号可能表示磨练或锋利的边缘。
- 冷却液孔指示器：用于设计用于通过冷却液的插入物。
解释特殊的几何形状
一些插入物具有特殊的几何形状，这些几何形状在其标记中指示：
- 刮水器插入：经常用‘w表示’ 在芯片断路器名称中。
- 高饲料插入物：可能有‘HF’ 或指定类似。
- 双面插入物：由插入特征位置中的特定字母表示。
制造商特定的代码
尽管ISO系统提供了标准化的基础，但许多制造商添加了自己的代码以提供更具体的信息：
- Sandvik Coromant：使用‘GC’ 等级名称的前缀（例如GC4325）。
- Kennametal：使用‘KC’ 其成绩的前缀（例如KC5010）。
- ISCAR：通常包括'ic’ 在其年级名称中（例如IC8150）。
了解插入包装
碳化物插件的包装通常包含其他有价值的信息：
- 建议切割参数：速度，进料和切割范围的深度。
- 材料兼容性：指示合适工件材料的符号或代码。
- 批次数：用于质量控制和可追溯性。
- 存储建议：保持插入质量。
在制造过程中的重要性
理解这些标记不仅对用户至关重要，而且在制作碳化物插入物的过程中也至关重要。通常在制造的最后阶段添加标记：
- 激光雕刻：使用精确激光雕刻系统添加许多标记。
- 颜色编码：一些制造商使用颜色编码的点或频段来指示等级或材料兼容性。
- 质量控制：标记的精度是最终检查过程的一部分。
阅读碳化物插入标记的提示
- 始终请参阅制造商的目录或网站以获取其特定的编码系统。
- 注意标记的顺序，因为制造商之间可能会略有不同。
- 使用放大镜或大型插件，因为标记可能很小。
- 如有疑问，请咨询工具制造商或切割工具专家。
- 请记住，某些专业或自定义插入可能不会遵循标准ISO系统。
了解这些标记对于为特定的加工操作选择正确的插入物至关重要。它允许用户快速识别插入物的形状，大小，公差和预期的应用程序。这些知识结合了如何制作碳化物插入物的理解，使机械师和工程师能够优化其切割过程，以提高效率和质量。
随着制造技术的发展，我们可能会看到新的标记系统出现，以适应更复杂的插入几何形状和高级材料。了解这些发展对于在现代制造环境中使用切割工具的任何人都至关重要。
涂层与未涂层的碳化物：有什么区别？
在讨论如何制作碳化物插入物时，重要的是要解决涂层和未涂层品种之间的差异。
涂层碳化物插入物提供：
- 增加耐磨性
- 更高的切割速度
- 更长的工具寿命
- 在某些应用中更好的表面饰面
未涂层的硬质合金插入物提供：
- 剪裁边缘更清晰
- 中断削减的表现更好
- 较低的成本
- 非有产材料的适用性
涂层和未涂层之间的选择取决于特定的加工操作和工件材料。
碳化物与CBN：硬度和应用
在探索如何制作碳化物插入物的同时，您可能会想知道其他超硬质材料（例如Cubic Boron Nitride（CBN））。 CBN比碳化物难吗？
是的，CBN比碳化物更难。但是，由于碳化物插件的使用更广泛地使用：
- 较低的成本
- 更好的韧性
- 更广泛的应用范围
CBN在加工硬化的钢和铸铁方面表现出色，但比碳化物更昂贵，更坚固。
识别碳化物插入物
您怎么知道插入物是否是硬质合金？这是一些特征：
- 暗灰色（用于未涂层的插入物）
- 高密度（感觉比看起来重）
- 磁性（由于钴含量）
- 极其硬（可以刮擦玻璃）
对于涂层插入物，涂层的颜色可能会有所不同（例如，锡金，灰色用于tiCn）。
结论：碳化物插入制造的未来
了解如何制作碳化物插入物对于参与加工操作的任何人至关重要。从仔细选择原材料到制造过程的精确控制，每个步骤都会有助于插入的最终性能。
当我们展望未来时，材料科学和制造技术的进步有望更复杂的碳化物插入物。纳米谷物碳化物，多层涂料和量身定制的微型地形的创新只是可能在未来几年重塑碳化物插入物的几个区域。
通过掌握如何制作碳化物插入物的复杂性，工程师和机械师可以做出更明智的决定，优化其切割操作，并突破金属切割中可能的界限。
