セラミックインサート材料の開発と技術動向

セラミックブレード材料の開発と技術動向

機械加工では、工具は常に「工業的に作られた歯」と呼ばれ、工具材料の切削性能は、その生産効率、生産コスト、および加工品質を決定する重要な要素の1つです。したがって、切削工具の材料の正しい選択は重要です。重要なのは、優れた耐熱性、耐摩耗性、化学的安定性を備えたセラミックナイフが、高速切削や切削困難の分野では従来の工具にはない利点を示していることです。 -機械材料、およびセラミックナイフの主な原材料はAlとSiです。地殻の豊富な含有量は、無尽蔵で無尽蔵であると言えます。したがって、新しいセラミックツールのアプリケーションの見通しは非常に広いです。

まず、セラミックツールの種類

セラミック工具材料の進歩は、高温耐性、耐摩耗性、および耐性を得るために、従来の工具セラミック材料の性能の向上、粒子の精製、成分の配合、コーティング、焼結プロセスの改善、および新製品の開発に焦点を当てています。優れたチッピング性能と高速精密加工のニーズに対応できます。 Henan Institute of Superhard Materialsは、セラミック工具材料を、アルミナ、窒化ケイ素、窒化ホウ素（立方晶窒化ホウ素工具）の3つのカテゴリに大まかに分類できます。金属切削の分野では、アルミナセラミックブレードと窒化ケイ素セラミックブレードを総称してセラミックブレードと呼びます。無機非金属材料では、立方晶窒化ホウ素材料はセラミック材料の大きなクラスに属します。 3種類のセラミックの特徴は次のとおりです。

（１）アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）系セラミック：炭化物系セラミックにバインダー金属としてＮｉ、Ｃｏ、Ｗ等を添加し、アルミナとカーバイドとの結合強度を向上させることができる。耐摩耗性、耐熱性に優れており、高温での化学的安定性が鉄との干渉や化学反応を起こしにくい。したがって、アルミナベースのセラミックカッターは、鋼や鋳鉄に適した最も広い適用範囲を持っています。その合金の高速加工;耐熱衝撃性が向上しているため、断続切削条件下でのフライス盤やプレーニングにも使用できますが、アルミニウム合金、チタン合金、ニオブ合金の加工には適していません。そうしないと、化学的摩耗が発生しやすくなります。

（2）窒化ケイ素（Si3N4）ベースのセラミックカッター：窒化ケイ素マトリックスに適量の金属炭化物と金属強化剤を添加し、複合強化効果（分散とも呼ばれる）を使用して作られたセラミックです。強化効果）。硬度が高く、耐摩耗性、耐熱性、耐酸化性に優れ、窒化ケイ素と炭素・金属元素との化学反応が小さく、摩擦係数も低いことが特徴です。仕上げ、半仕上げ、仕上げ、または半仕上げに適しています。

（3）窒化ホウ素セラミック（立方晶窒化ホウ素カッター）：高硬度、耐摩耗性、優れた耐熱性、優れた熱安定性、優れた熱伝導率、低い摩擦係数、および小さな線膨張係数。例えば、Hualing立方晶窒化ホウ素工具BN-S20グレードは硬化鋼の粗面化に使用され、BN-H10グレードは硬化鋼の高速仕上げに使用され、BN-K1グレードは高硬度鋳鉄の加工、BN-S30グレードの高速切削に使用されます。灰鋳鉄はセラミックインサートよりも経済的です。

第二に、セラミック工具の特徴

セラミック工具の特徴：（1）優れた耐摩耗性。 （2）耐高温性、良好な赤色硬度。 （3）工具の耐久性は、従来の工具の数倍または数倍であり、加工中の工具交換回数を減らし、小さなテーパーと加工するワークの高精度。 （4）高硬度材の荒加工・仕上げだけでなく、フライス盤、平削り、断続切削、ブランク荒加工などの衝撃の大きい加工にも使用できます。 （5）セラミックブレードを切断する場合、金属との摩擦が少なく、切断がブレードに接着しにくく、刃先がたまりにくく、高速切断が可能です。

超硬合金インサートと比較して、セラミックインサートは2000°Cの高温に耐えることができますが、硬質合金は800°Cで柔らかくなります。そのため、セラミック工具は高温での化学的安定性が高く、高速で切断できますが、欠点はセラミックインサートです。強度と靭性は低く、壊れやすいです。その後、窒化ホウ素セラミック（以下、立方晶窒化ホウ素工具と呼ぶ）が導入されました。これは、主に超硬材料の旋削、フライス盤、およびボーリングに使用されます。立方晶窒化ホウ素カッターの硬度は、セラミックインサートの硬度よりもはるかに高くなっています。硬度が高いことから、ダイヤモンド入り超硬材料とも呼ばれています。これは、HRC48よりも高い硬度の材料を処理するために一般的に使用されます。超硬合金ブレードよりも脆いものの、2000°Cまでの優れた高温硬度を備えていますが、アルミナセラミックツールと比較して耐衝撃性と耐破砕性が大幅に向上しています。さらに、一部の特殊な立方晶窒化ホウ素工具（Huachao Super Hard BN-K1やBN-S20など）は、荒加工の切りくず負荷に耐え、断続的な加工や仕上げの衝撃に耐えることができます。摩耗と切削熱、これらの特性は、立方晶窒化ホウ素工具を使用した硬化鋼と高硬度鋳鉄の困難な処理に対応できます。