Med sin förbättrade seghet har cermets i dag en större betydelse för prestanda.
Micrograin cermets erbjuder förbättrad seghet. Mikroskopisk fotografering av en sådan cermetkvalitet (ovan) visar vad ”mikrokorn” fysiskt betyder.
Föregående Nästa
För många verkstäder bestämde sig för länge sedan för cermetinsatser, säger Scott Pettay, en applikationsingenjör för skärverktyg. Cermets i dag förtjänar en andra titt.
Den uppfattning att cermets endast klarar av lätta snitt är inte längre giltig. Historiskt sett har dessa skär bearbetats på djup som inte är mycket större än 0,060 tum, men i dag skär cermetskär rutinmässigt stål på djup som når upp till 0,120 tum.
Det finns också uppfattningen att cermets är spröda. Tidigare var kermetter mer jämnt sårbara för slag och termiska chocker, men i dag är kermetskär i dag hårdare – vissa av dem har en böjhållfasthet som motsvarar den för P15-karbid.
Mr Pettay arbetar för Kyocera Ceratip Cutting Tools (Mountain Home, North Carolina), ett företag som erbjuder skär av olika material – karbid, keramik, kermet, CBN och PCD. Han säger att en viktig sak att förstå om kermet, i förhållande till dessa andra material, är i vilken utsträckning kermetens prestanda har förändrats. Utvecklingen av mikrokorniga cermets har förbättrat verktygsmaterialets seghet. På kontinuumet mellan seghet och slitstyrka brukade kermetmaterial uppta en mindre plats nära keramik. (Se illustrationen nedan.) Nu sträcker sig kermetterna längre fram på grafen och överbryggar prestandaklyftan mellan keramik och de hårdaste karbiderna.
Vad är en kermet?
Ordet kermet är en sammandragning av ”keramik” och ”metall”. En cermet består av ett keramiskt material (t.ex. titankarbid eller titankarbonitrid) cementerat med ett metallbindemedel. Keramiken ger slitstyrka och metallen ger seghet.
Kombinationen är mer kemiskt inert än volframkarbid, säger Pettay. Inertheten innebär att kantuppbyggnad och kraterförslitning är mindre sannolika. Resultatet är inte bara förbättrad verktygslivslängd, utan även en förbättrad bearbetad yta. En av de viktigaste fördelarna med att skära med en cermetkant är möjligheten att uppnå en finish som kan eliminera behovet av polering eller slipning.
Cermeter har också högre varmhårdhet än hårdmetall, vilket innebär att de bibehåller större slitstyrka vid höga temperaturer. Som ett resultat kan skärhastigheterna ofta ökas med dessa verktyg utan att det går ut över verktygslivslängden.
Kombinera slitagebeständigheten med dagens förbättrade seghet gör att argumenten för kermetter blir starkare. Pettay säger att vissa missuppfattningar om kermetter är ännu mindre korrekta idag, bland annat följande:
- Inte sant: Cermets kan inte hantera avbrott. Cermets med mikrokorn kan hantera avbrott. Traditionella cermets har använts vid fräsning i åratal.
- Inte sant: Cermets måste köras vid höga hastigheter. Cermets tenderar att utmärka sig vid höga hastigheter, men materialet kan också prestera bra vid hastigheter under 500 sfm.
- Inte sant: Cermets är begränsade till att användas för att ytbehandla stål. Förutom för finbearbetning kan man lita på att cermets även kan ta halvgrovt skurna i kolstål, legerat stål och verktygsstål. Cermets kan också bearbeta andra material, inklusive grått gjutjärn, nodulärt eller duktilt järn, pulvermetaller, icke-järnlegeringar och till och med icke-metaller.
Vissa material innebär dock problem. Källan till dessa problem har ofta att göra med nickel.
Cermet Begränsningar
Nickel är ett vanligt bindemedelsmaterial för cermets. Detta skapar en potential för en kemisk reaktion om arbetsstycket också har hög nickelhalt. (Det vill säga, kermeternas inerthet gäller inte om det är fråga om nickel.) Hög temperaturlegeringar och vissa rostfria stål är bland de nickelhaltiga material som kan orsaka problem när man använder obelagda kermetverktyg.
Belagda kermetter är dock en annan sak. Dessa verktyg kan faktiskt utmärka sig vid bearbetning av rostfritt stål. För säkerhets skull rekommenderas belagda cermets vid bearbetning av nickelhaltiga material.
Gjutet aluminium är också en problematisk metall. Problemet här är mekaniskt snarare än kemiskt, och boven är kisel. Cermeter presterar i allmänhet bra vid bearbetning av aluminium, men det höga kiselinnehållet i gjutet aluminium har en slipande effekt som kan äventyra insatsens förmåga att producera en slät yta.
Andra begränsningar vid skärning med cermetinsatser har att göra med hållfastheten. Cermeter är idag hårdare än de en gång var, men deras seghet motsvarar fortfarande inte de hårdaste karbiderna. Cermeter är inte lämpliga för grovbearbetning. Eftersom böjhållfastheten är låg kräver cermets dessutom lägre matningshastigheter.
Thermisk chock utgör ytterligare en riskpotential. Kylvätska bör endast användas vid kontinuerlig skärning där kylvätskan kan stanna kvar på cermetverktyget, t.ex. vid finsvarvning och gängskärning. Kylvätska bör inte användas för fräsning med kermetverktyg. Även vid kontinuerlig skärning, säger Pettay, bör kylmedel endast användas för skärningar som inte överstiger 0,010 ipr matningshastighet eller 0,080 tum skärdjup.
Användningar
Cermeter är utmärkta vid efterbehandling. Utöver det, vilka andra tillämpningar bör potentiella användare överväga?
Mr. Pettay pekar på fyra:
- Groovning. Kombinationen av slitstyrka, snabbhet och ökad seghet kan göra cermets enastående i spårningstillämpningar. (Vid spårning, säger han, rekommenderas kylmedel.)
- Närmast nätformade delar. En annan fördel med cermets stabilitet är en noggrann dimensionskontroll. Tillämpningar med låg skärdjup med snäva toleranskrav, t.ex. delar med nära nätform, lämpar sig väl för cermets.
- Detaljer i behov av snabbhet. Om matningshastigheten redan är begränsad av ytbehandlingskraven och skärdjupet redan är begränsat av delens dimensioner, är hastigheten den enda återstående vägen för att öka produktiviteten. Cermets kan ge denna extra hastighet.
- Swiss-typ bearbetning. På en svarvmaskin av schweizisk typ är matningshastigheterna i allmänhet låga och spindelhastigheterna ofta höga – en fördelaktig kombination för kermetter. Cermetinsatser kan utmärka sig för att hålla de exakta toleranser och ytbehandlingar som ofta kännetecknar arbetet på dessa maskiner.
Pettay lägger till en femte tillämpning till denna lista, som kan bli mer framträdande med tiden: torrbearbetning. Cermets begränsade förmåga att tåla kylmedel är en nackdel endast där kylmedel används. I takt med att kostnaderna för bortskaffande av kylmedel fortsätter att stiga kan torrbearbetning komma att utgöra en allt större del av metallbearbetningsprocesserna, vilket kan ge ytterligare en anledning till varför cermeter förtjänar en andra titt.
RELATERAT INNEHÅLL
-
Där torrfräsning är vettigt
Vätskeformig kylvätska erbjuder fördelar som inte är relaterade till temperaturen. Tvångsluft är den valda vätskan i den här verkstaden… men trots det kan konventionell kylvätska inte elimineras helt och hållet.
-
Gängning på en svarv
Rätta val av verktyg och teknik kan optimera gängningssvarvningen.
-
Torrbearbetning är värt ett försök
Reducerad användning av skärvätska ger möjlighet till avsevärda kostnadsbesparingar. Verktygslivslängden kan till och med förbättras.