Díky lepší houževnatosti dnes cermety vyvolávají větší výkonnostní hněv.
Mikrozrnné cermety nabízejí zvýšenou houževnatost. Mikroskopická fotografie jedné takové třídy cermetu (výše) ukazuje, co fyzikálně znamená „mikrozrno“.
Předchozí Další
Příliš mnoho dílen se rozhodlo pro cermetové destičky příliš dávno, říká Scott Pettay, aplikační inženýr řezných nástrojů. Cermety si dnes zaslouží druhý pohled.
Převládl názor, že cermety zvládnou jen lehké řezy. Historicky tyto destičky obráběly v hloubkách ne o moc větších než 0,060 palce, ale dnes cermetové destičky běžně řežou ocel v hloubkách dosahujících 0,120 palce.
Pak je tu názor, že cermety jsou křehké. Zatímco v minulosti byly cermety rovnoměrněji náchylné k nárazům a tepelným šokům, dnešní břitové destičky z cermetů jsou houževnatější – některé z nich mají pevnost v ohybu stejnou jako karbid P15.
Pan Pettay pracuje pro společnost Kyocera Ceratip Cutting Tools (Mountain Home, Severní Karolína), která nabízí břitové destičky z různých materiálů – karbidu, keramiky, cermetu, CBN a PCD. Říká, že důležitou věcí, kterou je třeba pochopit v souvislosti s cermety ve srovnání s těmito jinými materiály, je rozsah, v jakém se změnila výkonnostní obálka cermetů. Vývoj mikrozrnných cermetů zvýšil houževnatost nástrojového materiálu. Na kontinuu houževnatost versus odolnost proti opotřebení zaujímaly cermety menší místo v blízkosti keramiky. (Viz obrázek níže.) Nyní se cermety na tomto grafu rozprostírají dále a překlenují výkonnostní mezeru mezi keramikou a nejtvrdšími karbidy.
Co je to cermet?
Slovo cermet je zkratkou slov „keramika“ a „kov“. Cermet se skládá z keramického materiálu (například karbidu titanu nebo karbonitridu titanu) stmeleného kovovým pojivem. Keramika zajišťuje odolnost proti opotřebení a kov dodává houževnatost.
Podle pana Pettaye je tato kombinace chemicky inertnější než karbid wolframu. Díky této inertnosti je méně pravděpodobné, že dojde k nárůstu hran a opotřebení kráterů. Výsledkem je nejen vyšší životnost nástroje, ale také lepší kvalita obrábění. Jednou z klíčových výhod řezání s břitem z cermetu je možnost dosáhnout povrchové úpravy, která může eliminovat potřebu leštění nebo broušení.
Cermety mají také vyšší tvrdost za tepla než karbid, což znamená, že si zachovávají větší odolnost proti opotřebení při vysokých teplotách. Díky tomu lze s těmito nástroji často zvýšit řezné rychlosti, aniž by se snížila životnost nástroje.
Kombinace odolnosti proti opotřebení s dnešní zvýšenou houževnatostí posiluje argumenty pro cermety. Pan Pettay říká, že některé mylné představy o cermetech jsou dnes ještě méně přesné, včetně následujících:
- Není to pravda: Cermety nezvládají přerušení. Mikrozrnné cermety přerušení zvládnou. Tradiční cermety se při frézování používají již léta.
- Není pravda:
- Přerušování se používá při frézování: Cermety musí pracovat při vysokých rychlostech. Cermety mají tendenci vynikat při vysokých rychlostech, ale materiál může dobře fungovat i při rychlostech nižších než 500 sfm.
- Není pravda: Cermety jsou omezeny na dokončování oceli. Kromě dokončovacích prací lze cermetům důvěřovat i při polohrubých řezech uhlíkových, legovaných a nástrojových ocelí. Cermety mohou obrábět i další materiály, včetně šedé litiny, tvárné nebo tvárné litiny, práškových kovů, slitin neželezných kovů a dokonce i nekovů.
Některé materiály však představují problém. Zdroj těchto problémů se často týká niklu.
Omezení cermetů
Nikl je běžným pojivem pro cermety. To vytváří možnost chemické reakce, pokud má obrobek také vysoký obsah niklu. (To znamená, že inertnost cermetů neplatí, pokud se jedná o nikl.) Vysokoteplotní slitiny a některé nerezové oceli patří mezi materiály obsahující nikl, které mohou způsobit problémy při použití nepovlakovaných cermetových nástrojů.
Povlakované cermety jsou však jiná záležitost. Tyto nástroje mohou skutečně vynikat při obrábění nerezových ocelí. Při obrábění materiálů obsahujících nikl se z bezpečnostních důvodů doporučuje používat povlakované cermety.
Problematickým kovem je také litý hliník. Problém je zde spíše mechanický než chemický a viníkem je křemík. Cermety obecně fungují při obrábění hliníku dobře, ale vysoký obsah křemíku v litém hliníku má abrazivní účinek, který může ohrozit schopnost destičky vytvářet hladký povrch.
Další omezení řezání pomocí cermetových destiček se týkají pevnosti. Cermety jsou dnes pevnější než kdysi, ale jejich houževnatost se stále nevyrovná nejtvrdším karbidům. Cermety nejsou vhodné pro hrubování. Také proto, že pevnost v ohybu je nízká, vyžadují cermety nižší rychlosti posuvu.
Termický šok představuje další potenciál nebezpečí. Chladicí kapalina by se měla používat pouze při nepřetržitém řezání, kdy může chladicí kapalina zůstat na keramickém nástroji, například při dokončování soustružení a řezání závitů. Chladicí kapalina by se neměla používat pro frézování s cermety. Dokonce i v aplikacích kontinuálního řezání, říká pan Pettay, by se chladicí kapalina měla používat pouze pro řezy, které nepřekračují rychlost posuvu 0,010 ipr nebo hloubku řezu 0,080 palce.
Aplikace
Cermety jsou vynikající při dokončování. Kromě toho, jaké další aplikace by měli potenciální uživatelé zvážit?
Pan Pettay poukazuje na čtyři:
- Hrotování. Díky kombinaci odolnosti proti opotřebení, rychlosti a zvýšené houževnatosti mohou být cermety vynikající při drážkování. (Při drážkování se podle něj doporučuje chladicí kapalina.)
- Díly s blízkým síťovým tvarem. Další výhodou stability cermetů je přísná kontrola rozměrů. Aplikace s malou hloubkou řezu a malými požadavky na tolerance, jako jsou například díly s téměř síťovým tvarem, jsou pro cermety velmi vhodné.
- Díly, které potřebují rychlost. Pokud je rychlost posuvu již omezena požadavky na povrchovou úpravu a hloubka řezu je již omezena rozměry dílu, pak je rychlost jedinou zbývající cestou ke zvýšení produktivity. Cermety mohou poskytnout tuto dodatečnou rychlost.
- Obrábění typu šavle. Na soustružnických strojích švýcarského typu jsou rychlosti posuvu obecně nízké a otáčky vřetena často vysoké – výhodná kombinace pro cermety. Břitové destičky z cermetu mohou vynikat při udržování přesných tolerancí a povrchových úprav, které často charakterizují práci na těchto strojích.
K tomuto seznamu přidává pan Pettay pátou aplikaci, která se může časem stát významnější: obrábění za sucha. Omezená schopnost cermetů odolávat chladicí kapalině je nevýhodou pouze tam, kde se chladicí kapalina používá. Vzhledem k tomu, že náklady na likvidaci chladicí kapaliny nadále rostou, může suché obrábění představovat rostoucí podíl procesů obrábění kovů, což může být dalším důvodem, proč si cermety zaslouží druhý pohled.
SOUvisející obsah
-
Kde má suché frézování smysl
Kapalné chladivo nabízí výhody nesouvisející s teplotou. V této dílně se jako kapalina používá nucený vzduch… ale ani tak nelze zcela vyloučit konvenční chladicí kapalinu.
-
Závitování na soustruhu
Vhodná volba nástrojů a techniky může optimalizovat proces soustružení závitů.
-
Obrábění nasucho stojí za pokus
Snížení spotřeby řezné kapaliny nabízí možnost značných úspor nákladů. Životnost nástroje se může dokonce zvýšit.
.