Dzięki zwiększonej wytrzymałości, cermetale dowodzą dziś większego szału wydajności.
Cermetale mikroziarniste oferują zwiększoną wytrzymałość. Fotografia mikroskopowa jednego z takich gatunków cermetu (powyżej) pokazuje, co fizycznie oznacza termin „mikroziarno”.
Poprzedni Następny
Zbyt wiele sklepów zbyt dawno temu wyrobiło sobie zdanie na temat płytek cermetalowych, mówi Scott Pettay, inżynier ds. zastosowań narzędzi skrawających. Obecnie cermetale zasługują na drugie spojrzenie.
Postrzeganie, że cermetale mogą wykonywać tylko lekkie cięcia. Historycznie, płytki te były obrabiane na głębokości nie większej niż 0,060 cala, ale obecnie, płytki cermetowe rutynowo tną stal na głębokości dochodzącej do 0,120 cala.
Ponadto istnieje przekonanie, że cermetale są kruche. Podczas gdy cermetale w przeszłości były bardziej jednolicie podatne na uderzenia i szoki termiczne, dzisiejsze płytki cermetalowe są twardsze – niektóre z nich oferują wytrzymałość na zginanie równą węglikowi P15.
Pan Pettay pracuje dla Kyocera Ceratip Cutting Tools (Mountain Home, North Carolina), firmy oferującej płytki wykonane z różnych materiałów – węglika, ceramiki, cermetu, CBN i PCD. Mówi on, że ważną rzeczą, którą należy zrozumieć w odniesieniu do cermetali, w porównaniu z innymi materiałami, jest zakres, w jakim zmieniły się parametry cermetali. Opracowanie mikroziarnistych cermetali zwiększyło ciągliwość materiału narzędziowego. Na kontinuum twardości w stosunku do odporności na zużycie, cermetale zajmowały miejsce w pobliżu ceramiki. (Teraz, cermetale rozciągają się dalej na tym wykresie, wypełniając lukę pomiędzy ceramiką a najtwardszymi węglikami.
Co to jest cermet?
Słowo cermet jest połączeniem słów „ceramiczny” i „metal”. Cermet składa się z materiału ceramicznego (takiego jak węglik tytanu lub węgloazotku tytanu) scementowanego z metalowym spoiwem. Ceramiczne zapewnia odporność na zużycie, a metal zapewnia toughness.
Kombinacja jest bardziej chemicznie obojętne niż węglika wolframu, Pan Pettay mówi. Obojętność oznacza, że narastanie krawędzi i zużycie krateru są mniej prawdopodobne. Rezultatem jest nie tylko lepsza trwałość narzędzia, ale także lepsze wykończenie obróbki. Jedną z kluczowych korzyści z cięcia z cermetalową krawędzią jest możliwość osiągnięcia wykończenia, które może wyeliminować potrzebę polerowania lub szlifowania.
Cermetale posiadają również wyższą twardość na gorąco niż węglik, co oznacza, że zachowują większą odporność na zużycie w wysokich temperaturach. W rezultacie, prędkości skrawania mogą być często zwiększone przy użyciu tych narzędzi bez pogorszenia trwałości.
Połączenie odporności na zużycie z dzisiejszą zwiększoną wytrzymałością sprawia, że argumenty za cermetalami są silniejsze. Pan Pettay mówi, że niektóre błędne przekonania na temat cermetali są dziś jeszcze mniej dokładne, w tym następujące:
- Nieprawda: Cermetale nie radzą sobie z przerwami. Cermetale mikroziarniste mogą obsługiwać zakłócenia. Tradycyjne cermetale są stosowane we frezowaniu od lat.
- Nieprawda: Cermetale muszą pracować z dużymi prędkościami. Cermetale mają tendencję do wyróżniania się przy dużych prędkościach, ale materiał ten może również dobrze działać przy prędkościach poniżej 500 sfm.
- Nieprawda: Cermetale są ograniczone do wykańczania stali. Oprócz obróbki wykańczającej, cermetale mogą być również stosowane do wykonywania pół-zgrubnych cięć w stalach węglowych, stopowych i narzędziowych. Cermetale mogą również obrabiać inne materiały, w tym żeliwo szare, sferoidalne lub sferoidalne, metale proszkowe, stopy metali nieżelaznych, a nawet niemetale.
Niektóre materiały stwarzają jednak problemy. Źródło tych problemów często wiąże się z niklem.
Ograniczenia cermetali
Nikel jest powszechnym materiałem wiążącym dla cermetali. Stwarza to możliwość reakcji chemicznej, jeśli przedmiot obrabiany ma również wysoką zawartość niklu. (Stopy wysokotemperaturowe i niektóre stale nierdzewne należą do materiałów zawierających nikiel, które mogą powodować problemy podczas stosowania niepowlekanych narzędzi cermetalowych.
Powlekane cermetale to jednak inna sprawa. Te narzędzia mogą rzeczywiście wyróżniać się w obróbce stali nierdzewnych. Dla bezpieczeństwa, podczas obróbki materiałów zawierających nikiel, zaleca się stosowanie cermetali powlekanych.
Odlew aluminiowy jest również problematycznym metalem. Problem jest tu raczej mechaniczny niż chemiczny, a winowajcą jest krzem. Cermetale generalnie dobrze sprawdzają się przy obróbce aluminium, ale wysoka zawartość krzemu w odlewach aluminiowych powoduje efekt ścierny, który może ograniczyć zdolność płytki do uzyskania gładkiego wykończenia.
Inne ograniczenia skrawania płytkami cermetalowymi dotyczą wytrzymałości. Cermetale są dziś twardsze niż kiedyś, ale ich wytrzymałość nadal nie dorównuje najtwardszym węglikom. Cermetale nie nadają się do obróbki zgrubnej. Ponadto, ponieważ wytrzymałość na zginanie jest niska, cermetale wymagają mniejszych prędkości posuwu.
Szok termiczny stanowi dodatkowy potencjał zagrożenia. Płyn chłodzący powinien być stosowany tylko przy obróbce ciągłej, gdzie płyn chłodzący może pozostać na narzędziu cermetalowym, np. przy toczeniu wykańczającym i gwintowaniu. Chłodziwo nie powinno być używane do frezowania cermetali. Nawet przy obróbce ciągłej, chłodziwo powinno być stosowane tylko przy skrawaniu, które nie przekracza 0,010 ipr posuwu lub 0,080 cala głębokości skrawania.
Zastosowanie
Cermetale są doskonałe do obróbki wykańczającej. Poza tym, jakie inne zastosowania powinni rozważyć potencjalni użytkownicy?
Pan Pettay wskazuje na cztery:
- Rowkowanie. Połączenie odporności na zużycie, prędkości i zwiększonej ciągliwości może uczynić cermetale doskonałymi w zastosowaniach rowkowania. (W przypadku żłobienia zaleca się stosowanie chłodziwa.)
- Części o kształcie zbliżonym do siatki. Inną zaletą stabilności cermetali jest ścisła kontrola wymiarów. Aplikacje o niewielkiej głębokości skrawania i wymaganej tolerancji, takie jak części o kształcie zbliżonym do siatki, są odpowiednie dla cermetali.
- Części wymagające dużej prędkości. Jeśli posuw jest już ograniczony przez wymagania dotyczące wykończenia, a głębokość skrawania jest już ograniczona przez wymiary części, prędkość jest jedyną drogą do zwiększenia produktywności. Cermetale mogą zapewnić tę dodatkową prędkość.
- Obróbka typu szwajcarskiego. Na tokarce typu Swiss posuw jest zazwyczaj niewielki, a prędkość obrotowa wrzeciona często wysoka, co jest korzystną kombinacją dla cermetali. Płytki cermetalowe doskonale radzą sobie z utrzymaniem precyzyjnych tolerancji i wykończenia, które często charakteryzują pracę na tych maszynach.
Do tej listy, Pan Pettay dodaje piąte zastosowanie, które z czasem może stać się bardziej znaczące: obróbka na sucho. Ograniczona odporność cermetali na chłodziwo jest wadą tylko wtedy, gdy chłodziwo jest stosowane. W miarę wzrostu kosztów utylizacji chłodziwa, obróbka na sucho może stanowić coraz większy udział w procesach obróbki metali, potencjalnie dostarczając kolejnych powodów, dla których cermetale zasługują na ponowne spojrzenie.
ZWIĄZANE TREŚCI
-
Gdzie frezowanie na sucho ma sens
Ciekłe chłodziwo oferuje korzyści niezwiązane z temperaturą. Wymuszone powietrze jest cieczą z wyboru w tym warsztacie… ale nawet w tym przypadku nie można całkowicie wyeliminować konwencjonalnego chłodziwa.
-
Gwintowanie na tokarce
Właściwy wybór narzędzi i techniki może zoptymalizować proces toczenia gwintów.
-
Obróbka na sucho jest warta wypróbowania
Zmniejszenie zużycia cieczy chłodząco-smarującej daje szansę na znaczne oszczędności kosztów. Żywotność narzędzia może się nawet poprawić.