Fordeler og ulemper med keramiske kniver

Keramiske verktøy har vist et stadig mer bredt applikasjonsperspektiv innen metallskjæring på grunn av deres utmerkede høye temperaturmotstand og høyhastighets prosesseringsevner. På grunn av den begrensede forståelsen av keramiske verktøy i bransjen, har imidlertid mange prosesseringsselskaper ennå ikke fullt ut brukt potensialet i denne typen verktøy, og har ikke en gang innsett dets gjennomførbarhet og økonomi i å erstatte tradisjonelle verktøy på noen områder.

 

1. Kjernefordeler med keramiske verktøy

Keramiske materialer har utmerket termisk ledningsevne under skjæring, som effektivt kan utføre en stor mengde varme generert i skjæreområdet vekk fra skjærekanten, og dermed forlenge levetiden til skjæret og forbedre det generelle verktøyets levetid. I kontrast har ofte brukte materialer som sementert karbid, kubikkbornitrid (CBN) og polykrystallinsk diamant (PCD) dårlig termisk ledningsevne, og varmen er lett konsentrert i nærheten av skjæret, og forårsaker akselerert verktøyslitasje.

På grunn av god varmeledningsevne, kan keramiske verktøy kuttes med mye høyere lineære hastigheter. For eksempel, når du maskinerer varmebestandige legeringer, er den typiske skjærehastigheten til sementerte karbidverktøy omtrent 125 SFM (overflateføtter per minutt), mens skjærehastigheten til keramiske verktøy kan nå 800 til 1500 SFM, og noen avanserte keramiske materialer kan til og med nå 1600 SFM. Denne høyhastighets maskineringsevne forbedrer produksjonseffektiviteten per enhetstid.

 

2. Begrensninger i keramiske verktøy

Til tross for fordelene med høyhastighets maskinering, har keramiske verktøy også noen begrensninger. For det første, på grunn av hardheten og sprøheten i selve materialet, er det vanskelig for keramiske verktøy å produsere veldig skarpe kanter, noe som resulterer i lavere kutteskarphet enn sementerte karbidverktøy. I tillegg har keramiske verktøy høye produksjonskostnader. Ved å ta indekserbare innlegg som et eksempel, krever keramiske innlegg mange presisjons slipeprosesser etter dannelse, og det er vanskelig å oppnå lavprismasseproduksjon som sementert karbid. Avhengig av den spesifikke størrelsen og formkravene, kan prisen på keramiske innsatser være 1,5 til 4 ganger den for tradisjonelle innlegg; Og kostnadene for et helt keramisk verktøy kan være 2 til 4 ganger for vanlige verktøy.

I tillegg krever høyhastighetsdrift høyt utstyr. Selv om noen selskaper er interessert i keramiske verktøy, kan de ofte ikke gi full spill til ytelsen til keramiske verktøy fordi maskinverktøyene ikke kan nå den nødvendige høye spindelhastigheten eller mangler den tilsvarende verktøyparameterkunnskapen.

 

3. Typiske søknadsområder

Keramiske verktøy er mye brukt i en rekke høye temperaturer, høyhardhet eller vanskelig å prosessere, inkludert, men ikke begrenset til følgende:

1.
Keramiske verktøy er egnet for prosessering av rustfritt stål med en Rockwell -hardhet på 32 til 35 eller over. Under slike høye hardhetsforhold er temperaturen i prosesseringsområdet ekstremt høy, og den termiske stabiliteten og høyhastighetsytelsen til keramikk brukes fullt ut. Hvis hardheten til det bearbeidede materialet er lav, er det lett å forårsake overflatesmelting eller til og med brenne problemer på grunn av akkumulering av skjærevarme.

 

2. Pulvermetallurgimaterialer
Pulvermetallurgi er mye brukt i fremstilling av bildeler. Den har både slitende og høye temperaturegenskaper, og verktøyet slites veldig raskt. Selv om CBN -verktøy vanligvis brukes til behandling, er kostnadene ekstremt høye. Keramiske verktøy fungerer godt på slike materialer og er betydelig billigere enn CBN.

 

3. komprimert grafitt støpejern (CGI)
CGI er en ny type høy styrke støpejern som er mye brukt i fremstilling av dieselmotorsylinderblokker. Tradisjonelle verktøy er veldig enkle å ha på og dyrt. Keramiske verktøy viser god kostnadseffektivitet i CGI-prosessering, og deres levetid kan nå mer enn 10 ganger for karbidverktøy.

 

4. Alternativ slipeprosess
I behandlingen av noen høye hardhetsdeler kan keramiske verktøy erstatte ekstern sylindrisk slipe- eller overflateslipingsprosesser, forbedrer materialfjerningshastigheten betydelig og reduserer den totale prosesseringstiden. Samtidig, i motsetning til begrensningene for slipehjulforming, kan keramiske verktøy oppnå mer fleksible prosesseringskonturer gjennom CNC -programmering.

 

5. Utskifting av Electrospark Machining (EDM)
I noen muggproduksjoner eller herding av maskinvarebehandling kan keramiske endefabrikker erstatte den grove maskineringsprosessen i dannelse av elektrodeutladning, fjerne raskt materialer og dermed redusere antall elektroder som er nødvendige og deres behandlingstid.

 

4. Ny fremgang i materialer og prosesser

De siste årene har keramiske verktøymaterialer og prosesser blitt kontinuerlig oppdatert, noe som forbedrer deres mekaniske egenskaper og behandler tilpasningsevne betydelig. For eksempel:

Keramiske vispestyrte materialer: Ved å dyrke forsterkende fasestrukturer (som vispere) i den keramiske matrisen, forbedres sprekkmotstanden og påvirkningsmotstanden til verktøyet kraftig, noe som gjør det egnet for grov maskinering og diskontinuerlige skjæreforhold.

 

Kompositt keramiske strukturelle materialer: Nye materialer kombinerer keramikk og karbider på en nettverksmessig måte, og utnytter den synergistiske effekten av keramisk termisk ledningsevne og karbidtermiske ledningsveier. Uten å legge til koboltbindemiddel, forbedres varmediffusjonseffektiviteten og verktøyets levetid. Denne typen materiale har blitt brukt i behandlingen av legeringer med høy temperatur som flymotorer, og skjærehastigheten kan nå dobbelt så stor som tradisjonell keramikk.

 

Konklusjon

Den teknologiske fremgangen til keramiske verktøy har gjort dem svært konkurransedyktige innen feltene med høye temperaturlegeringer, pulvermetallurgi, CGI og litt tradisjonell sliping. Selv om det fremdeles er problemer som høye kostnader, smal behandlingsvindu og begrenset verktøyform, kan ikke fordelene med å øke skjærehastigheten, redusere behandlingssyklusen og forlenge levetiden ignorert. Med kontinuerlig fremgang av maskinverktøysteknologi og akkumulering av brukserfaring, forventes keramiske verktøy å bli mye brukt på flere felt.