Med deres forbedrede sejhed er cermets i dag mere populære i forhold til ydeevne.
Micrograin-cermets giver forbedret sejhed. Mikroskopisk fotografering af en sådan cermetkvalitet (ovenfor) viser, hvad “mikrokorn” fysisk betyder.
Forrige Næste
Tå mange butikker besluttede sig for længe siden for cermetindsatser, siger Scott Pettay, der er applikationsingeniør inden for skærende værktøjer. Cermets fortjener i dag et nyt kig.
Tag den opfattelse, at cermets kun kan klare lette snit. Historisk set har disse skær været brugt til bearbejdning i dybder på ikke meget større end 0,060 tommer, men i dag skærer cermet-skærer rutinemæssigt stål i dybder på op til 0,120 tommer.
Dernæst er der den opfattelse, at cermets er skøre. Mens cermets tidligere var mere ensartet sårbare over for slag og termiske stød, er cermetindsatser i dag mere hårdføre – nogle af dem har en bøjningsstyrke svarende til P15-carbid.
Mr. Pettay arbejder for Kyocera Ceratip Cutting Tools (Mountain Home, North Carolina), en virksomhed, der tilbyder skær fremstillet af forskellige materialer – carbid, keramik, cermet, CBN og PCD. Han siger, at en vigtig ting at forstå om cermets i forhold til disse andre materialer er, i hvor høj grad cermets’ ydeevne har ændret sig. Udviklingen af mikrokornet cermets har forbedret værktøjsmaterialets sejhed. På kontinuummet mellem sejhed og slidstyrke indtog cermets tidligere en mindre plads tæt på keramiske materialer. (Se illustrationen nedenfor.) Nu strækker cermets sig længere ud på denne graf og bygger bro over ydelsesgabet mellem keramik og de hårdeste hårdmetaller.
Hvad er en cermet?
Ordet cermet er en sammentrækning af “keramik” og “metal”. En cermet består af et keramisk materiale (f.eks. titancarbid eller titancarbonitrid), der er cementeret med et metalbindemiddel. Keramikken giver slidstyrken, og metallet giver sejheden.
Kombinationen er mere kemisk inert end wolframcarbid, siger Pettay. Inertheden betyder, at kantopbygning og kraterslitage er mindre sandsynlige. Resultatet er ikke blot en forbedret værktøjslevetid, men også en forbedret bearbejdet finish. En af de vigtigste fordele ved at skære med en cermetkant er muligheden for at opnå en finish, der kan eliminere behovet for polering eller slibning.
Cermets har også en højere varmehårdhed end hårdmetal, hvilket betyder, at de bevarer en større slidstyrke ved høje temperaturer. Som følge heraf kan skærehastighederne ofte øges med disse værktøjer uden at gå på kompromis med værktøjets levetid.
Kombinationen af slidstyrke med nutidens forbedrede sejhed gør argumentet for cermets stærkere. Pettay siger, at visse misforståelser om cermets er endnu mindre korrekte i dag, herunder følgende:
- Det er ikke sandt: Cermets kan ikke klare afbrydelser. Micrograin-cermets kan klare afbrydelser. Traditionelle cermets er blevet brugt til fræsning i årevis.
- Ingen sandhed: Cermets skal køre ved høje hastigheder. Cermets har en tendens til at udmærke sig ved høje hastigheder, men materialet kan også klare sig godt ved hastigheder på under 500 sfm.
- Ingen sandhed: Cermets er begrænset til efterbehandling af stål. Ud over efterbehandling kan man også stole på cermets til at tage halvgrove snit i kulstofstål, legerede ståltyper og værktøjsstål. Cermets kan også bearbejde andre materialer, herunder gråt støbejern, nodulært eller duktilt jern, pulvermetaller, ikke-jernholdige legeringer og endda ikke-metaller.
Visse materialer giver dog problemer. Kilden til disse problemer vedrører ofte nikkel.
Cermetbegrænsninger
Nikkel er et almindeligt bindemiddelmateriale til cermets. Dette skaber mulighed for en kemisk reaktion, hvis arbejdsemnet også har et højt nikkelindhold. (Det vil sige, at cermets’ inerthed ikke gælder, hvis der er nikkel involveret.) Højtemperaturlegeringer og nogle rustfrie ståltyper er blandt de nikkelholdige materialer, der kan give problemer ved brug af ucoatede cermetværktøjer.
Coatede cermets er dog en anden sag. Disse værktøjer kan faktisk udmærke sig ved bearbejdning af rustfrit stål. Af sikkerhedshensyn anbefales det ved bearbejdning af nikkelholdige materialer at anvende coatede cermets.
Aluminiumsstøbegods er også et problematisk metal. Problemet her er snarere mekanisk end kemisk, og synderen er silicium. Cermets klarer sig generelt godt ved bearbejdning af aluminium, men det høje siliciumindhold i støbt aluminium har en slibende effekt, der kan kompromittere indsatsens evne til at producere en glat finish.
Andre begrænsninger ved skæring med cermetindsatser vedrører styrken. Cermets er i dag mere hårdføre end tidligere, men deres sejhed svarer stadig ikke til de hårdeste hårdmetaller. Cermets er ikke egnede til grovbearbejdning. Da bøjningsstyrken er lav, kræver cermets også lavere fremføringshastigheder.
Thermisk stød udgør et yderligere potentiale for fare. Kølevæske bør kun anvendes ved kontinuerlige skæreopgaver, hvor kølevæsken kan forblive på cermetværktøjet, f.eks. ved færdigdrejning og gevindskæring. Der bør ikke anvendes kølemiddel til fræsning med cermets. Selv ved kontinuerlig skæring, siger Pettay, bør der kun anvendes kølemiddel til snit, der ikke overstiger 0,010 ipr fremføringshastighed eller 0,080 tommer snitdybde.
Anvendelser
Cermets er fremragende til efterbehandling. Ud over det, hvilke andre anvendelser bør potentielle brugere overveje?
Mr. Pettay peger på fire:
- Grovbearbejdning. Kombinationen af slidstyrke, hastighed og øget sejhed kan gøre cermets fremragende i rilleanvendelser. (Ved rilleskæring, siger han, anbefales det at anvende kølemiddel.)
- Nær-netformede dele. En anden fordel ved cermets’ stabilitet er en stram dimensionskontrol. Anvendelser med lav skæredybde med snævre tolerancekrav, som f.eks. dele med næsten netform, er velegnede til cermets.
- Dele med behov for hastighed. Hvis fremføringshastigheden allerede er begrænset af kravene til finish og snitdybden allerede er begrænset af emnets dimensioner, er hastighed den eneste mulighed, der er tilbage for at øge produktiviteten. Cermets kan give denne ekstra hastighed.
- Bearbejdning af svejsetypen. På en drejemaskine af schweizisk type er fremføringshastighederne generelt lave, og spindelhastighederne er ofte høje – en fordelagtig kombination for cermets. Cermetindsatser kan udmærke sig ved at holde de præcise tolerancer og finish, der ofte kendetegner arbejdet på disse maskiner.
Til denne liste tilføjer Pettay en femte anvendelse, som måske bliver mere fremtrædende med tiden: tørbearbejdning. Cermets’ begrænsede evne til at modstå kølemiddel er kun en ulempe, hvor der anvendes kølemiddel. I takt med at omkostningerne til bortskaffelse af kølemiddel fortsat stiger, kan tørbearbejdning udgøre en voksende andel af metalbearbejdningsprocesserne, hvilket potentielt giver endnu en grund til, at cermets fortjener et nyt blik.
RELATERET INDHOLD
-
Hvor tørfræsning giver mening
Væsk kølemiddel giver fordele, der ikke har noget med temperaturen at gøre. Tvangsluft er den foretrukne væske i dette værksted … men alligevel kan konventionel kølevæske ikke elimineres helt.
-
Gevindskæring på en drejebænk
De rigtige valg af værktøj og teknik kan optimere gevindskæringsprocessen.
-
Tørbearbejdning er et forsøg værd
Reduktion af brugen af skærevæske giver mulighed for betydelige omkostningsbesparelser. Værktøjets levetid kan endda forbedres.