Entwicklung und technischer Trend von Materialien für Keramikeinsätze

Entwicklung und technischer Trend keramischer Klingenmaterialien

In der Zerspanung wird das Werkzeug seit jeher als „industriell gefertigte Zähne“ bezeichnet, und die Schneidleistung des Werkzeugmaterials ist einer der Schlüsselfaktoren für die Produktionseffizienz, die Produktionskosten und die Verarbeitungsqualität. Daher ist die richtige Wahl des Schneidwerkzeugmaterials wichtig. Keramikmesser weisen mit ihrer hervorragenden Hitzebeständigkeit, Verschleißfestigkeit und chemischen Stabilität die Vorteile auf, die herkömmliche Werkzeuge im Bereich des Hochgeschwindigkeitsschneidens und des Schneidens schwer zu bearbeitender Materialien nicht bieten können, und die Hauptrohstoffe von Keramikmessern sind Al und Si. Man kann sagen, dass der reichhaltige Gehalt in der Erdkruste unerschöpflich und unerschöpflich ist. Daher sind die Anwendungsaussichten neuer Keramikwerkzeuge sehr breit gefächert.

Erstens die Art der Keramikwerkzeuge

Der Fortschritt bei keramischen Werkzeugmaterialien konzentriert sich auf die Verbesserung der Leistung traditioneller Werkzeugkeramikmaterialien, die Verfeinerung der Körner, die Komponentenmischung, die Beschichtung, die Verbesserung des Sinterprozesses und die Entwicklung neuer Produkte, um eine hohe Temperaturbeständigkeit, Verschleißfestigkeit und Widerstandsfähigkeit zu erreichen. Hervorragende Zerspanungsleistung und kann den Anforderungen der Hochgeschwindigkeits-Präzisionsbearbeitung gerecht werden. Das Henan Institute of Superhard Materials kann keramische Werkzeugmaterialien grob in drei Kategorien einteilen: Aluminiumoxid, Siliziumnitrid und Bornitrid (kubische Bornitrid-Werkzeuge). Auf dem Gebiet des Metallschneidens werden Aluminiumoxid-Keramikklingen und Siliziumnitrid-Keramikklingen zusammenfassend als Keramikklingen bezeichnet; Bei den anorganischen nichtmetallischen Werkstoffen gehören kubische Bornitrid-Werkstoffe zu einer großen Klasse keramischer Werkstoffe. Im Folgenden sind die Eigenschaften der drei Keramikarten aufgeführt.

(1) Keramik auf Aluminiumoxidbasis (Al2O3): Ni, Co, W oder dergleichen werden der Keramik auf Carbidbasis als Bindemetall zugesetzt, und die Bindungsstärke zwischen Aluminiumoxid und Carbid kann verbessert werden. Es weist eine gute Verschleißfestigkeit und Hitzebeständigkeit auf und seine chemische Stabilität bei hohen Temperaturen ist nicht leicht zu beeinträchtigen oder chemisch mit Eisen zu reagieren. Daher haben Keramikfräser auf Aluminiumoxidbasis den breitesten Anwendungsbereich und sind für Stahl und Gusseisen geeignet. Hochgeschwindigkeitsbearbeitung seiner Legierungen; Aufgrund der verbesserten Thermoschockbeständigkeit kann es auch zum Fräsen oder Hobeln unter unterbrochenen Schnittbedingungen verwendet werden, ist jedoch nicht für die Bearbeitung von Aluminiumlegierungen, Titanlegierungen und Nioblegierungen geeignet, da es sonst anfällig für chemischen Verschleiß ist.

(2) Keramikschneider auf Basis von Siliziumnitrid (Si3N4): Hierbei handelt es sich um eine Keramik, die durch Zugabe einer geeigneten Menge Metallkarbid und eines Metallverstärkungsmittels zu einer Siliziumnitridmatrix und unter Verwendung eines Verbundverfestigungseffekts (auch als Dispersionsverstärkungseffekt bezeichnet) hergestellt wird. Es zeichnet sich durch hohe Härte, gute Verschleißfestigkeit, gute Wärmebeständigkeit und Oxidationsbeständigkeit aus. Die chemische Reaktion zwischen Siliziumnitrid und Kohlenstoff- und Metallelementen ist gering und der Reibungsfaktor ist ebenfalls niedrig. Geeignet zum Schlichten, Halbschlichten, Schlichten oder Halbschlichten.

(3) Bornitridkeramik (kubischer Bornitridschneider): hohe Härte, Verschleißfestigkeit, gute Wärmebeständigkeit, gute thermische Stabilität, gute Wärmeleitfähigkeit, niedriger Reibungskoeffizient und kleiner linearer Ausdehnungskoeffizient. Zum Beispiel wird das Hualing-Werkzeug aus kubischem Bornitrid der Sorte BN-S20 zum Schruppen von gehärtetem Stahl verwendet, die Sorte BN-H10 wird zum Hochgeschwindigkeitsschlichten von gehärtetem Stahl verwendet, die Sorte BN-K1 wird für die Bearbeitung von Gusseisen mit hoher Härte verwendet, und die Sorte BN-S30 für das Hochgeschwindigkeitsschneiden von Ascheguss ist wirtschaftlicher als Keramikeinsätze.

Zweitens die Eigenschaften von Keramikwerkzeugen

Die Eigenschaften von Keramikwerkzeugen: (1) gute Verschleißfestigkeit; (2) hohe Temperaturbeständigkeit, gute Rothärte; (3) Die Werkzeughaltbarkeit ist um ein Vielfaches oder sogar um ein Vielfaches höher als bei herkömmlichen Werkzeugen, wodurch die Anzahl der Werkzeugwechsel während der Bearbeitung reduziert wird und eine kleine Konizität und hohe Präzision des zu bearbeitenden Werkstücks gewährleistet werden. (4) kann nicht nur zum Schruppen und Schlichten von Materialien mit hoher Härte verwendet werden, sondern auch für Bearbeitungen mit großer Auswirkung wie Fräsen, Hobeln, unterbrochenes Schneiden und Rohlingsschruppen; (5) Wenn die Keramikklinge geschnitten wird, ist die Reibung mit dem Metall gering, der Schnitt lässt sich nicht leicht mit der Klinge verbinden, es entsteht nicht leicht eine Aufbaukante und es kann ein Hochgeschwindigkeitsschneiden durchgeführt werden.

Im Vergleich zu Hartmetalleinsätzen können Keramikeinsätze hohen Temperaturen von 2000 °C standhalten, während harte Legierungen bei 800 °C weich werden; Daher haben Keramikwerkzeuge eine höhere chemische Stabilität bei Temperaturen und können mit hoher Geschwindigkeit geschnitten werden. Der Nachteil sind jedoch Keramikeinsätze. Festigkeit und Zähigkeit sind gering und leicht zu brechen. Später wurden Bornitridkeramiken (im Folgenden als kubische Bornitridwerkzeuge bezeichnet) eingeführt, die hauptsächlich zum Drehen, Fräsen und Bohren superharter Materialien verwendet werden. Die Härte von Fräsern aus kubischem Bornitrid ist viel höher als die von Keramikeinsätzen. Aufgrund seiner hohen Härte wird es auch als superhartes Material mit Diamant bezeichnet. Es wird üblicherweise zur Bearbeitung von Materialien mit einer Härte von mehr als HRC48 verwendet. Es verfügt über eine ausgezeichnete Hochtemperaturhärte – bis zu 2000 °C. Es ist zwar spröder als Hartmetallklingen, verfügt aber im Vergleich zu Werkzeugen aus Aluminiumoxidkeramik über eine deutlich verbesserte Schlagzähigkeit und Druckfestigkeit. Darüber hinaus können einige spezielle Werkzeuge aus kubischem Bornitrid (wie Huachao Super Hard BN-K1 und BN-S20) der Spanlast bei der Grobbearbeitung standhalten und den Auswirkungen intermittierender Bearbeitung und Endbearbeitung standhalten. Aufgrund der Verschleiß- und Schnittwärme können diese Eigenschaften der schwierigen Bearbeitung von gehärtetem Stahl und Gusseisen mit hoher Härte mit Werkzeugen aus kubischem Bornitrid gerecht werden.