A javuló szívósságukkal a cermet ma már nagyobb teljesítményt diktál.
A mikroszemcsés cermetek jobb szívósságot kínálnak. Az egyik ilyen cermetminőség mikroszkópos fotója (fent) mutatja, hogy mit jelent fizikailag a “mikroszemcse”.
Előző Következő
Túl sok üzlet túl régen döntött a cermet betétekről, mondja Scott Pettay, forgácsolószerszám-alkalmazási mérnök. A cermet manapság megérdemel egy második pillantást.
Tegyük fel azt a felfogást, hogy a cermet csak könnyű vágásokat tud kezelni. Történelmileg ezek a betétek 0,060 hüvelyknél nem sokkal nagyobb mélységben forgácsolnak, de manapság a cermet betétek rutinszerűen vágnak acélt 0,120 hüvelyk mélységet elérő mélységben.
Aztán ott van az a felfogás, hogy a cermet törékeny. Míg a múltban a cermetek egyenletesebben voltak érzékenyek az ütésekkel és a termikus sokkokkal szemben, a cermet betétek ma már szívósabbak – néhányuk hajlítószilárdsága megegyezik a P15 keményfémével.
Pettay úr a Kyocera Ceratip Cutting Tools (Mountain Home, Észak-Karolina) vállalatnál dolgozik, amely különböző anyagokból – karbid, kerámia, cermet, CBN és PCD – készült betéteket kínál. Azt mondja, hogy a cermetekkel kapcsolatban fontos megérteni, hogy a többi anyaghoz képest milyen mértékben változott a cermet teljesítménye. A mikroszemcsés cermetek kifejlesztése javította a szerszámanyag szívósságát. A szívósság és a kopásállóság kontinuumán a cermetek korábban a kerámiákhoz közeli kisebb helyet foglaltak el. (Lásd az alábbi ábrát.) Most a cermet tovább húzódik ezen a grafikonon, áthidalva a kerámiák és a legszívósabb karbidok közötti teljesítménykülönbséget.
Mi a cermet?
A cermet szó a “kerámia” és a “fém” szavak összevonásából származik. A cermet egy fém kötőanyaggal cementált kerámiaanyagból (például titán-karbidból vagy titán-karbonitridből) áll. A kerámia biztosítja a kopásállóságot, a fém pedig a szívósságot.
A kombináció kémiailag inaktívabb, mint a volfrámkarbid, mondja Pettay úr. Az inertitás azt jelenti, hogy az élkialakulás és a kráterkopás kevésbé valószínű. Az eredmény nem csak jobb szerszámélettartam, hanem jobb megmunkált felület is. A cermet éllel történő forgácsolás egyik legfontosabb előnye, hogy olyan felületet lehet elérni, amely kiküszöbölheti a polírozás vagy csiszolás szükségességét.
A cermetek nagyobb forró keménységgel is rendelkeznek, mint a keményfém, ami azt jelenti, hogy magas hőmérsékleten nagyobb kopásállóságot biztosítanak. Ennek eredményeként a vágási sebesség gyakran növelhető ezekkel a szerszámokkal anélkül, hogy a szerszám élettartama csökkenne.
A kopásállóságot a mai fokozott szívóssággal kombinálva a cermetek mellett szól. Pettay úr szerint a cermetekkel kapcsolatos bizonyos tévhitek ma még kevésbé helytállóak, többek között a következők:
- Nem igaz: A cermet nem képes kezelni a megszakításokat. A mikroszemcsés cermetek képesek kezelni a megszakításokat. A hagyományos cermeteket már évek óta használják a malomiparban.
- Nem igaz: A cermeteknek nagy sebességgel kell működniük. A cermetek általában nagy sebességnél jeleskednek, de az anyag 500 sfm alatti sebességnél is jól teljesít.
- Nem igaz: A cermetek csak acél megmunkálására korlátozódnak. A megmunkálás mellett a cermet a szénacélok, ötvözött acélok és szerszámacélok félig durva vágásánál is megbízható. A cermetek más anyagokat is megmunkálhatnak, beleértve a szürkeöntvényt, a gömbölyű vagy duktilis vasat, a porfémeket, a színesfém ötvözeteket és még a nem fémeket is.
Egyes anyagok azonban problémákat jelentenek. E problémák forrása gyakran a nikkelhez kapcsolódik.
Cermet korlátozások
A nikkel a cermetek gyakori kötőanyaga. Ez kémiai reakció lehetőségét teremti meg, ha a munkadarabnak magas a nikkeltartalma is. (Azaz a cermet inertitása nem érvényesül, ha nikkelről van szó.) A magas hőmérsékletű ötvözetek és egyes rozsdamentes acélok a nikkeltartalmú anyagok közé tartoznak, amelyek problémát okozhatnak bevonat nélküli cermet szerszámok használata esetén.
A bevonatos cermet azonban más kérdés. Ezek a szerszámok valóban kiválóak lehetnek a rozsdamentes acélok megmunkálásában. A biztonság kedvéért nikkeltartalmú anyagok megmunkálásakor a bevont cermet szerszámok használata ajánlott.
Az öntött alumínium szintén problémás fém. A probléma itt inkább mechanikai, mint kémiai, és a bűnös a szilícium. A cermet általában jól teljesít az alumínium megmunkálásakor, de az öntött alumínium magas szilíciumtartalma koptató hatású, ami veszélyeztetheti a betét képességét a sima felület előállítására.
A cermet betétekkel történő forgácsolás további korlátai a szilárdsággal kapcsolatosak. A cermetek ma már szívósabbak, mint egykor voltak, de szívósságuk még mindig nem éri el a legkeményebb karbidokét. A cermetek nem alkalmasak durva megmunkálásra. Továbbá, mivel a hajlítószilárdság alacsony, a cermetek kisebb előtolási sebességet igényelnek.
A termikus sokk további veszélyforrást jelent. A hűtőfolyadékot csak olyan folyamatos forgácsolási alkalmazásokban szabad használni, ahol a hűtőfolyadék a cermetszerszámon maradhat, mint például a befejező esztergálás és a menetvágás. Hűtőfolyadékot nem szabad használni a cermettel történő maráshoz. Pettay úr szerint még a folyamatos vágási alkalmazásokban is csak olyan vágásokhoz szabad hűtőfolyadékot használni, amelyek nem haladják meg a 0,010 ipr előtolási sebességet vagy a 0,080 inch vágási mélységet.
Alkalmazások
A cermetek kiválóan alkalmasak befejezésre. Ezen túlmenően milyen egyéb alkalmazásokat kell a leendő felhasználóknak figyelembe venniük?
Mr. Pettay négyet említ:
- Grooving. A kopásállóság, a sebesség és a megnövekedett szívósság kombinációja kiemelkedővé teheti a cermeteket a hornyoló alkalmazásokban. (A hornyolásnál, mondja, a hűtőfolyadék ajánlott.)
- Majdnem háló alakú alkatrészek. A cermetek stabilitásának másik előnye a szoros méretellenőrzés. A kis vágási mélységű, szoros tűrésigényű alkalmazások, például a közel hálós alakú alkatrészek jól alkalmazhatók a cermetekhez.
- Gyorsaságot igénylő alkatrészek. Ha az előtolási sebességet már korlátozzák a megmunkálási követelmények, és a vágási mélységet már korlátozzák az alkatrész méretei, akkor a sebesség az egyetlen lehetőség a termelékenység növelésére. A cermetek biztosíthatják ezt az extra sebességet.
- Sikló típusú megmunkálás. A svájci típusú esztergagépeken az előtolási sebességek általában alacsonyak, az orsófordulatszámok pedig gyakran magasak, ami előnyös kombináció a cermetek számára. A cermet betétek kiválóan képesek megtartani azokat a pontos tűréseket és felületeket, amelyek gyakran jellemzik az ilyen gépeken végzett munkát.
Ezzel a listával Pettay úr kiegészíti egy ötödik alkalmazással, amely idővel egyre inkább előtérbe kerülhet: a száraz megmunkálás. A cermetek korlátozott hűtőközeg-ellenálló képessége csak ott jelent hátrányt, ahol hűtőközeget használnak. Mivel a hűtőközeg-ártalmatlanítási költségek tovább emelkednek, a száraz megmunkálás egyre nagyobb arányt képviselhet a fémmegmunkálási eljárásokban, ami további okot szolgáltathat arra, hogy a cermetek miért érdemelnek egy második pillantást.
Kapcsolódó tartalom
-
Hol van értelme a száraz marásnak
A folyékony hűtőfolyadék a hőmérséklettől független előnyöket kínál. Ebben a műhelyben a kényszerített levegő a választott folyadék… de a hagyományos hűtőfolyadékot még így sem lehet teljesen kiiktatni.
-
Menetmarás esztergán
A szerszámok és a technika helyes megválasztásával optimalizálható a menetforgatási folyamat.
-
A száraz megmunkálás megér egy próbát
A vágófolyadék használatának csökkentése jelentős költségmegtakarítás lehetőségét kínálja. A szerszámok élettartama is javulhat.