פיתוח ומגמה טכנית של חומרי תוספות קרמיות

פיתוח ומגמה טכנית של חומרי להב קרמי

בעיבוד שבבי, הכלי כונה מאז ומתמיד "שיניים תעשייתיות", וביצועי החיתוך של חומר הכלי הם אחד מגורמי המפתח הקובעים את יעילות הייצור, עלות הייצור ואיכות העיבוד שלו. לכן, הבחירה הנכונה של חומר כלי חיתוך היא. חשוב לציין, סכיני קרמיקה, עם עמידותם המצוינת בחום, עמידות בפני שחיקה ויציבות כימית, מראים את היתרונות שכלים מסורתיים אינם יכולים להשתוות אליהם בתחום חיתוך מהיר וחיתוך קשים לביצוע. -חומרי מכונה, וחומרי הגלם העיקריים של סכינים קרמיות הם Al ו-Si. אפשר לומר שהתוכן העשיר בקרום כדור הארץ הוא בלתי נדלה ובלתי נדלה. לכן, סיכוי היישום של כלים קרמיים חדשים הוא רחב מאוד.

ראשית, סוג הכלים הקרמיים

ההתקדמות של חומרי כלי קרמי מתמקדת בשיפור הביצועים של חומרים קרמיים לכלי עבודה מסורתיים, זיקוק גרגירים, תרכובת רכיבים, ציפוי, שיפור תהליך סינטר ופיתוח מוצרים חדשים, על מנת להשיג עמידות בטמפרטורה גבוהה, עמידות בפני שחיקה ועמידות. ביצועי סתתים מעולים ויכולים לענות על הצרכים של עיבוד עיבוד מדויק במהירות גבוהה. מכון הנאן לחומרי על-הארד יכול לחלק באופן גס את חומרי הכלים הקרמיים לשלוש קטגוריות: אלומינה, סיליקון ניטריד ובורוניטריד (כלי בורון ניטריד מעוקב). בתחום חיתוך מתכת, להבי קרמיקה אלומינה ולהבי קרמיקה סיליקון ניטריד מכונים ביחד להבי קרמיקה; בחומרים אנאורגניים שאינם מתכתיים, חומרי בורון ניטריד מעוקבים שייכים לקבוצה גדולה של חומרים קרמיים. להלן המאפיינים של שלושת סוגי הקרמיקה.

(1) קרמיקה על בסיס אלומינה (Al2O3): Ni, Co, W או דומה מתווספת כמתכת מקשרת לקרמיקה על בסיס קרביד, וניתן לשפר את חוזק ההתקשרות בין האלומינה לקרביד. יש לו עמידות בפני שחיקה ועמידות בחום, והיציבות הכימית בטמפרטורה הגבוהה שלו אינה קלה לזיהוי או תגובה כימית עם ברזל. לכן, לחתכי קרמיקה על בסיס אלומינה יש את טווח היישום הרחב ביותר, המתאימים לפלדה וברזל יצוק. עיבוד מהיר של הסגסוגות שלו; בשל שיפור העמידות בפני זעזועים תרמיים, ניתן להשתמש בו גם לכרסום או הקצעה בתנאי חיתוך מופרעים, אך הוא אינו מתאים לעיבוד סגסוגות אלומיניום, סגסוגות טיטניום וסגסוגות ניוביום, אחרת הוא נוטה לבלאי כימי.

(2) חותך קרמי על בסיס סיליקון ניטריד (Si3N4): זהו קרמיקה המיוצר על ידי הוספת כמות מתאימה של מתכת קרביד וחומר מחזק מתכת למטריצת סיליקון ניטריד, ושימוש באפקט חיזוק מורכב (המכונה גם פיזור אפקט מחזק). הוא מאופיין בקשיות גבוהה, עמידות בפני שחיקה טובה, עמידות טובה בחום ועמידות חמצון, והתגובה הכימית בין סיליקון ניטריד ליסודות פחמן ומתכת קטנה, וגם מקדם החיכוך נמוך. מתאים לגימור, חצי גימור, גימור או חצי גימור.

(3) קרמיקה בורון ניטריד (חותך בורון ניטריד מעוקב): קשיות גבוהה, עמידות בפני שחיקה, עמידות בחום טובה, יציבות תרמית טובה, מוליכות תרמית טובה, מקדם חיכוך נמוך ומקדם התפשטות ליניארי קטן. לדוגמה, כלי בורון ניטריד מעוקב של Hualing BN-S20 משמש לעיבוד פלדה מוקשחת, דרגת BN-H10 משמשת לגימור מהיר של פלדה מוקשה, כיתה BN-K1 מעובדת ברזל יצוק בקשיות גבוהה, חיתוך במהירות גבוהה בדרגת BN-S30 אפר ברזל יצוק חסכוני יותר מתוספות קרמיות.

שנית, המאפיינים של כלי קרמיקה

המאפיינים של כלי קרמיקה: (1) עמידות טובה בפני שחיקה; (2) עמידות בטמפרטורה גבוהה, קשיות אדומה טובה; (3) עמידות הכלים גבוהה פי כמה או אפילו פי כמה מהכלים המסורתיים, מה שמפחית את מספר השינויים בכלים במהלך העיבוד, מבטיח הרחקה קטנה ודיוק גבוה של חומר העבודה לעיבוד; (4) לא רק יכול לשמש עבור חיספוס וגימור של חומרים בעלי קשיות גבוהה, אלא גם עבור עיבוד עם השפעה גדולה כגון כרסום, הקצעה, חיתוך מופרע וחספוס ריק; (5) כאשר להב הקרמיקה נחתך, החיכוך עם המתכת קטן, לא קל לחבר את החיתוך ללהב, הקצה הבנוי לא קל להתרחש, וניתן לבצע חיתוך במהירות גבוהה.

בהשוואה לתוספות קרביד בטון, תוספות קרמיות יכולות לעמוד בטמפרטורות גבוהות של 2000 מעלות צלזיוס, בעוד סגסוגות קשות הופכות לרכות ב-800 מעלות צלזיוס; אז לכלים קרמיים יש יציבות כימית בטמפרטורה גבוהה יותר וניתן לחתוך אותם במהירות גבוהה, אבל החיסרון הוא תוספות קרמיות. החוזק והקשיחות נמוכים וקלים לשבירה. מאוחר יותר, הוצגו קרמיקת בורון ניטריד (להלן כלי בורון ניטריד מעוקב), המשמשים בעיקר לחריטה, כרסום וקימום חומרים סופר-קשים. הקשיות של חותכי בורון ניטריד מעוקב גבוהה בהרבה מזו של תוספות קרמיות. בגלל הקשיות הגבוהה שלו, הוא נקרא גם חומר סופר קשה עם יהלום. הוא משמש בדרך כלל לעיבוד חומרים בעלי קשיות גבוהה מ-HRC48. יש לו קשיות מעולה בטמפרטורה גבוהה - עד 2000 מעלות צלזיוס, אם כי הוא שביר יותר מאשר להבי קרביד מוצק, אך יש לו שיפור משמעותי בחוזק ההשפעה ועמידות הריסוק בהשוואה לכלים קרמיים אלומינה. בנוסף, כמה כלים מיוחדים של בורון ניטריד מעוקב (כגון Huachao Super Hard BN-K1 ו-BN-S20) יכולים לעמוד בעומס השבב של עיבוד גס ויכולים לעמוד בהשפעה של עיבוד וגימור לסירוגין. הבלאי וחום החיתוך, מאפיינים אלה יכולים לעמוד בעיבוד הקשה של פלדה מוקשה וברזל יצוק בקשיות גבוהה עם כלי בורון ניטריד מעוקב.