การพัฒนาและแนวโน้มทางเทคนิคของวัสดุเม็ดมีดเซรามิก

การพัฒนาและแนวโน้มทางเทคนิคของวัสดุใบมีดเซรามิก

ในการตัดเฉือน เครื่องมือนี้มักถูกเรียกว่า "ฟันที่ผลิตทางอุตสาหกรรม" และประสิทธิภาพการตัดของวัสดุเครื่องมือเป็นหนึ่งในปัจจัยสำคัญที่กำหนดประสิทธิภาพการผลิต ต้นทุนการผลิต และคุณภาพการประมวลผล ดังนั้นการเลือกวัสดุเครื่องมือตัดที่ถูกต้องคือ สิ่งสำคัญคือ มีดเซรามิกที่มีความต้านทานความร้อน ความต้านทานการสึกหรอ และความเสถียรทางเคมีได้ดีเยี่ยม แสดงให้เห็นข้อดีที่เครื่องมือแบบดั้งเดิมไม่สามารถเทียบเคียงได้ในด้านการตัดด้วยความเร็วสูงและตัดวัสดุที่ตัดเฉือนยาก และวัตถุดิบหลักของมีดเซรามิกคือ Al และ Si เนื้อหาที่อุดมสมบูรณ์ในเปลือกโลกอาจกล่าวได้ว่าไม่สิ้นสุดและไม่สิ้นสุด ดังนั้น แนวโน้มการใช้งานเครื่องมือเซรามิกใหม่ๆ จึงกว้างมาก

ประการแรก ประเภทของเครื่องมือเซรามิก

ความก้าวหน้าของวัสดุเครื่องมือเซรามิกมุ่งเน้นไปที่การปรับปรุงประสิทธิภาพของวัสดุเซรามิกเครื่องมือแบบดั้งเดิม การกลั่นเมล็ด การผสมส่วนประกอบ การเคลือบ การปรับปรุงกระบวนการเผาผนึก และพัฒนาผลิตภัณฑ์ใหม่ เพื่อให้ได้ความต้านทานต่ออุณหภูมิสูง ความต้านทานการสึกหรอ และความต้านทาน ประสิทธิภาพการบิ่นที่ดีเยี่ยมและสามารถตอบสนองความต้องการของการตัดแต่งขึ้นรูปด้วยเครื่องจักรที่มีความเร็วสูงได้อย่างแม่นยำ สถาบัน Henan Institute of Superhard Materials สามารถแบ่งวัสดุเครื่องมือเซรามิกออกเป็นสามประเภทคร่าวๆ ได้แก่ อลูมินา ซิลิคอนไนไตรด์ และโบรอนไนไตรด์ (เครื่องมือคิวบิกโบรอนไนไตรด์) ในด้านการตัดโลหะ ใบมีดเซรามิกอลูมินาและใบมีดเซรามิกซิลิคอนไนไตรด์ เรียกรวมกันว่าใบมีดเซรามิก ในวัสดุอนินทรีย์ที่ไม่ใช่โลหะ วัสดุลูกบาศก์โบรอนไนไตรด์อยู่ในวัสดุเซรามิกประเภทใหญ่ ต่อไปนี้เป็นลักษณะของเซรามิกทั้งสามประเภท

(1) เซรามิกที่ใช้อลูมินา (Al2O3): Ni, Co, W หรือสิ่งที่คล้ายกันจะถูกเพิ่มเป็นโลหะยึดเกาะให้กับเซรามิกที่มีคาร์ไบด์ และปรับปรุงความแข็งแรงพันธะระหว่างอลูมินาและคาร์ไบด์ได้ มีความต้านทานการสึกหรอและทนความร้อนได้ดี และความเสถียรทางเคมีที่อุณหภูมิสูงไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะแยกหรือทำปฏิกิริยาทางเคมีกับเหล็ก ดังนั้น หัวกัดเซรามิกที่ใช้อลูมินาจึงมีขอบเขตการใช้งานที่กว้างที่สุด เหมาะสำหรับเหล็กกล้าและเหล็กหล่อ การตัดเฉือนโลหะผสมด้วยความเร็วสูง เนื่องจากความต้านทานแรงกระแทกจากความร้อนที่ดีขึ้น จึงสามารถใช้สำหรับการกัดหรือการไสภายใต้สภาวะการตัดที่ถูกขัดจังหวะได้ แต่ไม่เหมาะสำหรับการแปรรูปโลหะผสมอลูมิเนียม โลหะผสมไทเทเนียม และโลหะผสมไนโอเบียม มิฉะนั้น จะมีแนวโน้มที่จะเกิดการสึกหรอทางเคมี

(2) เครื่องตัดเซรามิกที่ใช้ซิลิคอนไนไตรด์ (Si3N4): เป็นเซรามิกที่ทำโดยการเติมโลหะคาร์ไบด์และสารเสริมความแข็งแรงของโลหะในปริมาณที่เหมาะสมลงในเมทริกซ์ซิลิคอนไนไตรด์ และใช้เอฟเฟกต์เสริมความแข็งแกร่งแบบคอมโพสิต (หรือที่เรียกว่าเอฟเฟกต์เสริมความแข็งแกร่งของการกระจาย) มีความแข็งสูง ทนต่อการสึกหรอได้ดี ทนความร้อนได้ดี และทนต่อการเกิดออกซิเดชัน และปฏิกิริยาทางเคมีระหว่างซิลิคอนไนไตรด์กับองค์ประกอบคาร์บอนและโลหะมีขนาดเล็ก และปัจจัยเสียดสีก็ต่ำเช่นกัน เหมาะสำหรับการเก็บผิวละเอียด การเก็บผิวกึ่งละเอียด การเก็บผิวละเอียด หรือการเก็บผิวกึ่งละเอียด

(3) เซรามิกโบรอนไนไตรด์ (เครื่องตัดโบรอนไนไตรด์ลูกบาศก์): มีความแข็งสูง, ทนต่อการสึกหรอ, ทนความร้อนได้ดี, เสถียรภาพทางความร้อนที่ดี, การนำความร้อนที่ดี, ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานต่ำ และค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้นเล็กน้อย ตัวอย่างเช่น เครื่องมือ Hualing ลูกบาศก์โบรอนไนไตรด์ เกรด BN-S20 ใช้สำหรับงานหยาบเหล็กชุบแข็ง เกรด BN-H10 ใช้สำหรับเหล็กชุบแข็งการเก็บผิวความเร็วสูง เกรด BN-K1 ได้รับการประมวลผลเหล็กหล่อที่มีความแข็งสูง เกรด BN-S30 ขี้เถ้าตัดความเร็วสูง เหล็กหล่อประหยัดกว่าเม็ดมีดเซรามิก

ประการที่สอง ลักษณะของเครื่องมือเซรามิก

ลักษณะของเครื่องมือเซรามิก: (1) ความต้านทานการสึกหรอที่ดี; (2) ทนต่ออุณหภูมิสูง ความแข็งสีแดงดี (3) ความทนทานของเครื่องมือสูงกว่าเครื่องมือแบบเดิมหลายเท่าหรือหลายเท่า ทำให้ลดจำนวนการเปลี่ยนเครื่องมือระหว่างการประมวลผล ทำให้มั่นใจได้ว่าชิ้นงานจะมีความเรียวเล็กและมีความแม่นยำสูง (4) ไม่เพียงแต่ใช้สำหรับการกัดหยาบและการเก็บผิวละเอียดของวัสดุที่มีความแข็งสูงเท่านั้น แต่ยังใช้สำหรับการตัดเฉือนที่มีผลกระทบขนาดใหญ่ เช่น การกัด การไส การตัดแบบขัดจังหวะ และการกัดหยาบเปล่า (5) เมื่อตัดใบมีดเซรามิก แรงเสียดทานกับโลหะมีขนาดเล็ก การตัดไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะผูกติดกับใบมีด ขอบที่สะสมอยู่นั้นไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะเกิดขึ้น และสามารถดำเนินการตัดด้วยความเร็วสูงได้

เมื่อเปรียบเทียบกับเม็ดมีดซีเมนต์คาร์ไบด์ เม็ดมีดเซรามิกสามารถทนต่ออุณหภูมิสูงถึง 2000 ° C ในขณะที่โลหะผสมแข็งจะอ่อนตัวที่ 800 ° C; ดังนั้นเครื่องมือเซรามิกจึงมีความเสถียรทางเคมีที่อุณหภูมิสูงกว่าและสามารถตัดด้วยความเร็วสูงได้ แต่ข้อเสียคือเม็ดมีดเซรามิก ความแข็งแรงและความเหนียวต่ำและแตกหักง่าย ต่อมา เซรามิกโบรอนไนไตรด์ (ต่อไปนี้จะเรียกว่าเครื่องมือคิวบิกโบรอนไนไตรด์) ถูกนำมาใช้ ซึ่งส่วนใหญ่จะใช้สำหรับการกลึง การกัด และการคว้านวัสดุที่มีความแข็งยิ่งยวด ความแข็งของหัวกัดคิวบิกโบรอนไนไตรด์นั้นสูงกว่าเม็ดมีดเซรามิกมาก เนื่องจากมีความแข็งสูง จึงถูกเรียกว่าวัสดุที่มีความแข็งยิ่งยวดด้วยเพชร มักใช้ในการแปรรูปวัสดุที่มีความแข็งสูงกว่า HRC48 มีความแข็งที่อุณหภูมิสูงเป็นเลิศ - สูงถึง 2000 ° C แม้ว่าจะเปราะมากกว่าใบมีดคาร์ไบด์ซีเมนต์ แต่มีความทนทานต่อแรงกระแทกและความต้านทานการกระแทกดีขึ้นอย่างมากเมื่อเปรียบเทียบกับเครื่องมือเซรามิกอลูมินา นอกจากนี้ เครื่องมือคิวบิกโบรอนไนไตรด์แบบพิเศษบางรุ่น (เช่น Huachao Super Hard BN-K1 และ BN-S20) สามารถทนทานต่อภาระเศษของการตัดเฉือนหยาบ และทนทานต่อผลกระทบจากการตัดเฉือนและการเก็บผิวละเอียดที่ไม่ต่อเนื่อง ความร้อนจากการสึกหรอและการตัด คุณลักษณะเหล่านี้สามารถตอบสนองการประมวลผลที่ยากลำบากของเหล็กชุบแข็งและเหล็กหล่อที่มีความแข็งสูงด้วยเครื่องมือคิวบิกโบรอนไนไตรด์