การพัฒนาและแนวโน้มทางเทคนิคของวัสดุแทรกเซรามิก

การพัฒนาและแนวโน้มทางเทคนิคของวัสดุใบมีดเซรามิก

ในการตัดเฉือน เครื่องมือมักถูกเรียกว่า "ฟันที่ผลิตขึ้นในอุตสาหกรรม" และประสิทธิภาพการตัดของวัสดุเครื่องมือเป็นหนึ่งในปัจจัยสำคัญที่กำหนดประสิทธิภาพการผลิต ต้นทุนการผลิต และคุณภาพการประมวลผล ดังนั้นการเลือกวัสดุเครื่องมือตัดที่ถูกต้องจึงเป็นสิ่งสำคัญ ที่สำคัญมีดเซรามิกที่มีความทนทานต่อความร้อน ความต้านทานการสึกหรอ และความเสถียรทางเคมีที่ดีเยี่ยม แสดงให้เห็นข้อดีที่เครื่องมือแบบดั้งเดิมไม่สามารถเทียบได้กับการตัดด้วยความเร็วสูงและการตัดที่ยากต่อการ - วัสดุเครื่องจักรและวัตถุดิบหลักของมีดเซรามิกคือ Al และ Si เนื้อหาที่อุดมสมบูรณ์ในเปลือกโลกสามารถกล่าวได้ว่าไม่สิ้นสุดและไม่สิ้นสุด ดังนั้นโอกาสในการใช้งานเครื่องมือเซรามิกแบบใหม่จึงกว้างมาก

อย่างแรก ประเภทของเครื่องมือเซรามิก

ความก้าวหน้าของวัสดุเครื่องมือเซรามิกมุ่งเน้นไปที่การปรับปรุงประสิทธิภาพของวัสดุเครื่องมือเซรามิกแบบดั้งเดิม การกลั่นเกรน การผสมส่วนประกอบ การเคลือบ การปรับปรุงกระบวนการเผาผนึก และพัฒนาผลิตภัณฑ์ใหม่ เพื่อให้ได้ความทนทานต่ออุณหภูมิสูง ความต้านทานการสึกหรอ และความต้านทาน ประสิทธิภาพการบิ่นที่ยอดเยี่ยมและสามารถตอบสนองความต้องการของการตัดเฉือนที่มีความแม่นยำสูงด้วยความเร็วสูง Henan Institute of Superhard Materials สามารถแบ่งวัสดุเครื่องมือเซรามิกคร่าวๆ ออกเป็นสามประเภท: อลูมินา ซิลิคอนไนไตรด์ และโบรอนไนไตรด์ (เครื่องมือลูกบาศก์โบรอนไนไตรด์) ในด้านการตัดโลหะ ใบมีดเซรามิกอลูมินาและใบมีดเซรามิกซิลิกอนไนไตรด์จะเรียกรวมกันว่าใบมีดเซรามิก ในวัสดุอนินทรีย์ที่ไม่ใช่โลหะ วัสดุคิวบิกโบรอนไนไตรด์เป็นวัสดุเซรามิกประเภทใหญ่ ต่อไปนี้เป็นลักษณะของเซรามิกสามประเภท

(1) เซรามิกที่ใช้อลูมินา (Al2O3): Ni, Co, W หรืออื่นๆ ที่คล้ายกัน ถูกเพิ่มเป็นโลหะยึดประสานในเซรามิกที่มีคาร์ไบด์เป็นพื้นฐาน และสามารถปรับปรุงความแข็งแรงพันธะระหว่างอลูมินากับคาร์ไบด์ได้ มีความทนทานต่อการสึกหรอและทนความร้อนได้ดี และความเสถียรทางเคมีที่อุณหภูมิสูงนั้นไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะแทรกแซงหรือทำปฏิกิริยาเคมีกับเหล็ก ดังนั้น หัวกัดเซรามิกที่ใช้อลูมินาจึงมีช่วงการใช้งานที่กว้างที่สุด เหมาะสำหรับเหล็กกล้าและเหล็กหล่อ การตัดเฉือนโลหะผสมด้วยความเร็วสูง เนื่องจากความต้านทานแรงกระแทกจากความร้อนที่ได้รับการปรับปรุง จึงสามารถใช้สำหรับการกัดหรือไสภายใต้สภาวะการตัดแบบขัดจังหวะ แต่ไม่เหมาะสำหรับการแปรรูปอะลูมิเนียมอัลลอยด์ ไททาเนียมอัลลอยด์ และโลหะผสมไนโอเบียม มิฉะนั้นจะมีแนวโน้มที่จะสึกหรอจากสารเคมี

(2) หัวกัดเซรามิกที่ใช้ซิลิกอนไนไตรด์ (Si3N4): เป็นเซรามิกที่ทำขึ้นโดยการเพิ่มโลหะคาร์ไบด์ในปริมาณที่เหมาะสมและสารเสริมความแข็งแกร่งของโลหะลงในเมทริกซ์ซิลิกอนไนไตรด์ และใช้เอฟเฟกต์การเสริมความแข็งแกร่งแบบคอมโพสิต (เรียกอีกอย่างว่าการกระจายตัว) ผลการเสริมสร้างความเข้มแข็ง) มีความแข็งสูง ทนต่อการสึกหรอได้ดี ทนความร้อนได้ดี และทนต่อการเกิดออกซิเดชัน และปฏิกิริยาเคมีระหว่างซิลิกอนไนไตรด์กับองค์ประกอบคาร์บอนและโลหะมีขนาดเล็ก และปัจจัยแรงเสียดทานก็ต่ำเช่นกัน เหมาะสำหรับเก็บผิวละเอียด กึ่งสำเร็จ ละเอียด หรือกึ่งสำเร็จ

(3) โบรอนไนไตรด์เซรามิก (เครื่องตัดลูกบาศก์โบรอนไนไตรด์): ความแข็งสูง ทนต่อการสึกหรอ ทนความร้อนได้ดี ทนความร้อนได้ดี การนำความร้อนได้ดี ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานต่ำ และค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้นขนาดเล็ก ตัวอย่างเช่น Hualing คิวบิกโบรอนไนไตรด์เกรด BN-S20 ใช้สำหรับหยาบเหล็กชุบแข็ง เกรด BN-H10 ใช้สำหรับเหล็กชุบแข็งเก็บผิวละเอียดด้วยความเร็วสูง เกรด BN-K1 เป็นเหล็กหล่อที่มีความแข็งสูง เกรด BN-S30 ตัดด้วยความเร็วสูง เหล็กหล่อเถ้าประหยัดกว่าเม็ดมีดเซรามิก

ประการที่สอง ลักษณะของเครื่องมือเซรามิก

ลักษณะของเครื่องมือเซรามิก: (1) ทนต่อการสึกหรอได้ดี (2) ทนต่ออุณหภูมิสูง ความแข็งสีแดงดี (3) ความทนทานของเครื่องมือสูงกว่าเครื่องมือแบบเดิมหลายเท่าหรือหลายเท่า ทำให้จำนวนการเปลี่ยนแปลงเครื่องมือระหว่างการประมวลผลลดลง ทำให้มั่นใจได้ว่าเรียวเล็กและความแม่นยำสูงของชิ้นงานที่จะกลึง (4) ไม่เพียงแต่สามารถใช้สำหรับการกัดหยาบและการเก็บผิวละเอียดของวัสดุที่มีความแข็งสูงเท่านั้น แต่ยังสำหรับการตัดเฉือนที่มีแรงกระแทกสูง เช่น การกัด การไส การตัดแบบขัดจังหวะ และการกัดหยาบเปล่า (5) เมื่อใบมีดเซรามิกถูกตัด แรงเสียดทานกับโลหะมีขนาดเล็ก การตัดนั้นไม่ง่ายที่จะยึดติดกับใบมีด ขอบที่สร้างขึ้นนั้นไม่เกิดขึ้นง่าย และสามารถทำการตัดด้วยความเร็วสูงได้

เมื่อเปรียบเทียบกับเม็ดมีดซีเมนต์คาร์ไบด์ เม็ดมีดเซรามิกสามารถทนต่ออุณหภูมิสูงถึง 2000 ° C ในขณะที่โลหะผสมแข็งจะอ่อนตัวที่ 800 ° C ดังนั้นเครื่องมือเซรามิกจึงมีความเสถียรทางเคมีที่อุณหภูมิสูงขึ้นและสามารถตัดด้วยความเร็วสูงได้ แต่ข้อเสียคือเม็ดมีดเซรามิก ความแข็งแรงและความเหนียวต่ำและแตกง่าย ต่อมา ได้มีการแนะนำเซรามิกโบรอนไนไตรด์ (ต่อไปนี้จะเรียกว่าเครื่องมือคิวบิกโบรอนไนไตรด์) ซึ่งส่วนใหญ่ใช้สำหรับการกลึง การกัด และการคว้านวัสดุแข็งพิเศษ ความแข็งของหัวกัดคิวบิกโบรอนไนไตรด์นั้นสูงกว่าเม็ดมีดเซรามิกมาก เนื่องจากมีความแข็งสูง จึงเรียกอีกอย่างว่าวัสดุแข็งพิเศษที่มีเพชร นิยมใช้ในการแปรรูปวัสดุที่มีความแข็งสูงกว่า HRC48 มีความแข็งที่อุณหภูมิสูงเป็นเลิศ - สูงถึง 2,000 ° C แม้ว่าจะเปราะกว่าใบมีดคาร์ไบด์ซีเมนต์ แต่มีความทนทานต่อแรงกระแทกและความต้านทานการกดทับที่ดีขึ้นอย่างมากเมื่อเทียบกับเครื่องมือเซรามิกอลูมินา นอกจากนี้ เครื่องมือคิวบิกโบรอนไนไตรด์พิเศษบางชนิด (เช่น Huachao Super Hard BN-K1 และ BN-S20) สามารถทนต่อการรับน้ำหนักเศษของการตัดเฉือนหยาบ และสามารถทนต่อผลกระทบของการตัดเฉือนและการเก็บผิวละเอียดเป็นช่วงๆ ความร้อนจากการสึกหรอและการตัด คุณลักษณะเหล่านี้สามารถตอบสนองการประมวลผลที่ยากลำบากของเหล็กชุบแข็งและเหล็กหล่อความแข็งสูงด้วยเครื่องมือคิวบิกโบรอนไนไตรด์