Desenvolvimento e tendência técnica de materiais de pastilhas cerâmicas

Desenvolvimento e tendência técnica de materiais para lâminas cerâmicas

Na usinagem, a ferramenta sempre foi chamada de “dentes fabricados industrialmente”, e o desempenho de corte do material da ferramenta é um dos fatores-chave que determinam sua eficiência de produção, custo de produção e qualidade de processamento. Portanto, a escolha correta do material da ferramenta de corte é importante: as facas de cerâmica, com sua excelente resistência ao calor, resistência ao desgaste e estabilidade química, apresentam as vantagens que as ferramentas tradicionais não conseguem igualar na área de corte em alta velocidade e corte de materiais difíceis de usinar, e as principais matérias-primas das facas de cerâmica são Al e Si. O rico conteúdo da crosta terrestre pode ser considerado inesgotável e inesgotável. Portanto, a perspectiva de aplicação de novas ferramentas cerâmicas é muito ampla.

Primeiro, o tipo de ferramentas cerâmicas

O progresso dos materiais cerâmicos para ferramentas está focado em melhorar o desempenho dos materiais cerâmicos tradicionais para ferramentas, refinar grãos, composição de componentes, revestimento, melhorar o processo de sinterização e desenvolver novos produtos, a fim de obter resistência a altas temperaturas, resistência ao desgaste e resistência. Excelente desempenho de lascamento e pode atender às necessidades de usinagem de precisão em alta velocidade. O Henan Institute of Superhard Materials pode dividir aproximadamente os materiais de ferramentas cerâmicas em três categorias: alumina, nitreto de silício e nitreto de boro (ferramentas de nitreto cúbico de boro). No campo do corte de metal, as lâminas de cerâmica de alumina e as lâminas de cerâmica de nitreto de silício são coletivamente denominadas lâminas de cerâmica; em materiais não metálicos inorgânicos, os materiais de nitreto cúbico de boro pertencem a uma grande classe de materiais cerâmicos. A seguir estão as características dos três tipos de cerâmica.

(1) Cerâmica à base de alumina (Al2O3): Ni, Co, W ou semelhantes são adicionados como metal aglutinante à cerâmica à base de carboneto, e a resistência de ligação entre a alumina e o carboneto pode ser melhorada. Possui boa resistência ao desgaste e ao calor, e sua estabilidade química em altas temperaturas não é fácil de interdificar ou reagir química com o ferro. Portanto, as fresas cerâmicas à base de alumina possuem a mais ampla gama de aplicações, adequadas para aço e ferro fundido. Usinagem em alta velocidade de suas ligas; devido à melhor resistência ao choque térmico, também pode ser usado para fresamento ou aplainamento sob condições de corte interrompido, mas não é adequado para processamento de ligas de alumínio, ligas de titânio e ligas de nióbio, caso contrário, é propenso ao desgaste químico.

(2) Cortador cerâmico à base de nitreto de silício (Si3N4): É uma cerâmica feita pela adição de uma quantidade adequada de carboneto metálico e um agente de reforço metálico a uma matriz de nitreto de silício e usando um efeito de reforço composto (também conhecido como efeito de reforço de dispersão). É caracterizado por alta dureza, boa resistência ao desgaste, boa resistência ao calor e resistência à oxidação, e a reação química entre o nitreto de silício e os elementos de carbono e metal é pequena, e o fator de atrito também é baixo. Adequado para acabamento, semiacabamento, acabamento ou semiacabamento.

(3) Cerâmica de nitreto de boro (cortador de nitreto cúbico de boro): alta dureza, resistência ao desgaste, boa resistência ao calor, boa estabilidade térmica, boa condutividade térmica, baixo coeficiente de atrito e pequeno coeficiente de expansão linear. Por exemplo, a ferramenta de nitreto cúbico de boro Hualing grau BN-S20 é usada para desbaste de aço endurecido, a classe BN-H10 é usada para acabamento de aço endurecido em alta velocidade, a classe BN-K1 é processada em ferro fundido de alta dureza, cinza de corte de alta velocidade de grau BN-S30 O ferro fundido é mais econômico do que as pastilhas de cerâmica.

Em segundo lugar, as características das ferramentas cerâmicas

As características das ferramentas cerâmicas: (1) boa resistência ao desgaste; (2) resistência a altas temperaturas, boa dureza vermelha; (3) a durabilidade da ferramenta é várias vezes ou até várias vezes maior que as ferramentas tradicionais, reduzindo o número de trocas de ferramentas durante o processamento, garantindo pequena conicidade e alta precisão da peça a ser usinada; (4) pode ser usado não apenas para desbaste e acabamento de materiais de alta dureza, mas também para usinagem de grande impacto, como fresamento, aplainamento, corte interrompido e desbaste de peças brutas; (5) Quando a lâmina de cerâmica é cortada, o atrito com o metal é pequeno, o corte não é fácil de ser colado à lâmina, a borda postiça não é fácil de ocorrer e o corte em alta velocidade pode ser executado.

Em comparação com as pastilhas de metal duro, as pastilhas de cerâmica podem suportar altas temperaturas de 2.000 ° C, enquanto as ligas duras tornam-se macias a 800 ° C; portanto, as ferramentas de cerâmica têm estabilidade química em temperaturas mais altas e podem ser cortadas em alta velocidade, mas a desvantagem são as pastilhas de cerâmica. A força e a resistência são baixas e fáceis de quebrar. Mais tarde, foram introduzidas cerâmicas de nitreto de boro (doravante denominadas ferramentas de nitreto cúbico de boro), que são usadas principalmente para torneamento, fresamento e mandrilamento de materiais superduros. A dureza das fresas de nitreto cúbico de boro é muito maior do que a das pastilhas de cerâmica. Devido à sua alta dureza, também é chamado de material superduro com diamante. É comumente usado para processar materiais com dureza superior a HRC48. Possui excelente dureza em altas temperaturas - até 2.000 ° C, embora seja mais frágil do que as lâminas de metal duro, mas melhorou significativamente a resistência ao impacto e a resistência ao esmagamento em comparação com ferramentas de cerâmica de alumina. Além disso, algumas ferramentas especiais de nitreto cúbico de boro (como Huachao Super Hard BN-K1 e BN-S20) podem suportar a carga de cavacos da usinagem de desbaste e o impacto da usinagem e acabamento intermitentes. O desgaste e o calor de corte, essas características podem atender ao difícil processamento de aço endurecido e ferro fundido de alta dureza com ferramentas de nitreto cúbico de boro.