Группа CERATIZIT
Contact

Механическая обработка спеченного твердого сплава

  • механическая обработка твердого спеченного сплава

    Механическая обработка спеченного твердого сплава оказывает решающее влияние на свойства и характеристики готового инструмента.

     

    Качественная точность отдельных этапов обработки может существенно повлиять на срок службы инструмента.

  • Шлифование

    Для обработки твердого сплава можно использовать алмазные шлифовальные круги. При выборе шлифовальных кругов важную роль играет размер зерна, тип соединения (синтетическая смола, спекание металлов, керамическая или гальваническая связка) и концентрация.

    механическая обработка твердого спеченного сплава

Чем больше размер абразивного шлифовального зерна, тем:

  • выше силы шлифования;
  • короче срок службы шлифовального круга;
  • хуже качество поверхности;
  • выше температура шлифования.

 

Чем тверже связка, тем:

  • выше силы шлифования;
  • лучше качество поверхности;
  • выше температура шлифования.

 

Чем выше концентрация, тем:

  • выше силы шлифования;
  • длиннее срок службы шлифовального круга;
  • лучше качество поверхности;
  • выше температура шлифования.
  • механическая обработка твердого спеченного сплава
  • механическая обработка твердого спеченного сплава

    Самое большое значение при шлифовании имеет правильное охлаждение. При шлифовании всегда следует использовать охлаждающую жидкость. Выбор оптимального охлаждающего вещества — масла, эмульсии или воды — осуществляется в индивидуальном порядке.

     

    Чтобы добиться качественного охлаждения, смазочно-охлаждающая жидкость должна попадать на материал в самой важной точке. В противном случае возможно повреждение твердого сплава.

  • Электроэрозионная обработка

    В процессе электроэрозионной обработки (EDM) электропроводные материалы, такие как карбид вольфрама, обрабатываются в диэлектрике (воде или масле). Заготовка и формообразующий инструмент представляют собой электроды, между которыми образуются высокочастотные разряды. Разряды производятся за счет превышения напряжения электрического разряда между заготовкой и формообразующим инструментом, которое определяется рабочим расстоянием и изолирующей способностью диэлектрика. Основное различие проводится между электроэрозионной вырезкой и обработкой деталей пространственно сложной формы.

    механическая обработка твердого спеченного сплава
  • механическая обработка твердого спеченного сплава

    При электроэрозионной обработке деталей пространственно сложной формы в качестве инструмента используется электрод, имеющий отрицательную полярность. Использование нескольких осей позволяет обрабатывать детали сложной формы. В качестве материала электрода-инструмента используют сплав вольфрама с медью, медь или графит. В качестве диэлектрика используется масло, поэтому риск коррозии незначителен. В случае неправильного выбора параметров возможен прижог на больших участках поверхности заготовки.

     

    При эрозии проволоки под напряжением создается искровой разряд, который переносит материал от заготовки (анода) к погруженной тонкой проволоке (катоду), а также в среду разделения (диэлектрик). Точность процесса основана на том факте, что искровой разряд всегда возникает в точке, где расстояние между заготовкой и проволокой минимально.

  • Фрезерование твердого спеченного сплава

    Фрезерование твердого сплава в последние годы приобрело большую популярность. По сравнению с другими методами, такая обработка имеет ряд преимуществ.

    • Снижение времени на обработку
    • Хорошее качество обработки поверхности: значения шероховатости до 0,05
    • Возможность создания сложных форм
    механическая обработка твердого спеченного сплава

Для выполнения операции фрезерования инструменты должны быть примерно в четыре раза тверже, чем обрабатываемый материал. Исходя из механических свойств и твердости твердого сплава разных марок (800–2200 HV30) для механической обработки обычно применяются только два материала: поликристаллический алмаз (PCD) или алмазное покрытие, нанесенное химическим осаждением из газовой фазы (CVD). Оба этих материала имеют твердость 8000–10000 HV30 и поэтому они подходят для механической обработки твердого сплава. В общем случае действует следующее правило: чем тверже твердый сплав, тем сложнее фрезерование и тем короче срок службы инструмента.

  • механическая обработка твердого спеченного сплава

    Твердое точение твердого спеченного сплава

    Твердое точение может использоваться для грубой обработки с высокой интенсивностью съема металла и глубиной резки либо для производства сложных профилей с отличным качеством обработки поверхности, а также низкой интенсивностью съема материала и глубиной резки.

     

    Как и в случае фрезерования, важно, чтобы рабочий инструмент был тверже обрабатываемого материала. Основными материалами, используемыми для режущих пластин для токарной обработки твердого сплава, являются кубический боронитрид-эльбор (CBN) и поликристаллический алмаз (PCD).

Эльборовые режущие пластины используются для марок твердого сплава с твердостью приблизительно до 1100 HV30. Для таких твердых сплавов при использовании инструментов соответствующей геометрии достигается высокая интенсивность съема металла и значительная глубина резки. Для марок твердого сплава с твердостью до 1600 HV30 необходимо использовать режущие инструменты на основе поликристаллического алмаза (PCD). Эти режущие пластины обычно крепятся твердым припоем к стальному корпусу инструмента. Твердое точение с использованием инструментов на основе поликристаллического алмаза позволяет получать значение шероховатости поверхности Ra приблизительно 0,1.

 

Стоит отметить, что обработка не всех марок твердых сплавов обоснована с экономической точки зрения.

  • Марки с твердостью ниже 1100 HV30 можно обрабатывать режущими пластинами из эльбора или поликристаллического алмаза.
  • В случае марок с твердостью от 1100 до 1600 HV30 обработка ограничивается выполнением радиусов или профилей и выполняется только инструментом из поликристаллического алмаза.
  • Точение твердых сплавов с твердостью выше 1600 HV30 не является экономически оправданным.
  • механическая обработка твердого спеченного сплава
  • Пескоструйная обработка твердого спеченного сплава

    Пескоструйная обработка позволяет удалять (в некоторых случаях полностью) зону термического воздействия, возникшую во время предыдущей электроэрозионной обработки, а также «белую» зону. Кроме того, остаточное растягивающее напряжение на поверхностях может быть преобразовано в остаточное сжимающее напряжение для уплотнения внешнего слоя твердого сплава.

    механическая обработка твердого спеченного сплава

Все микротрещины, которые могли возникнуть во время шлифования, также можно убрать с помощью пескоструйной обработки. Для чистовой обработки твердосплавных инструментов особенно подходит микропескоструйная обработка с последующим полированием поверхности. В качестве материала для пескоструйной обработки может использоваться мелкозернистый корунд.

  • механическая обработка твердого спеченного сплава

    Полирование твердого спеченного сплава

    Полирование — это обычно последняя операция по улучшению качества обработки поверхности детали. Данная операция может выполняться автоматически, с помощью станков или вручную. Для полирования твердого сплава обычно применяются алмазные пасты с различным размером зерна в зависимости от начальной шероховатости поверхности.

Станки для полирования внутренних профилей проталкивают пасту, содержащую алмазные частицы, через полируемую деталь (например, выдавливание, обработка абразивным веществом). Этот повторяемый процесс дает возможность полировки глубоких и небольших отверстий, но при этом не позволяет значительно улучшить качество обработки поверхности.

  • Ручное полирование твердого сплава всегда выполняется с помощью алмазных паст, которые наносят на обрабатываемые детали с использованием различных деревянных или пластмассовых опор. Различные алмазные пасты позволяют улучшить качество обработки поверхности.

     

    С помощью паст разной зернистости можно значительно улучшить качество обработки поверхности и получить значения шероховатости приблизительно до Ra 0,05. Точное повторение ручного процесса зависит от навыков оператора, поэтому иногда его сложно добиться. При использовании крупнозернистых алмазных паст возможно нарушение профилей/ радиусов.

    механическая обработка твердого спеченного сплава
  • механическая обработка твердого спеченного сплава

    Гальванические покрытия твердого спеченного сплава

    Сегодня для увеличения срока службы инструмента и повышения качества обработки во многих отраслях широко используются износостойкие покрытия. Для нанесения этих материалов наиболее широко используются две технологии: физическое осаждение из газовой фазы (PVD) и химическое осаждение из газовой фазы (CVD).

     

Процесс химического осаждения из газовой фазы (CVD)

При температуре 1000 °C компоненты газа-носителя вступают в реакцию и образуют износостойкие слои на поверхности материала.

 

Преимущества:

  • Высокая толщина
  • Повышенная износостойкость
  • Отличная адгезия к основе благодаря химической связке с ней
  • Равномерное распределение покрытия (внутри отверстий, сложных геометрических форм и т. д.)

 

Процесс физического осаждения из газовой фазы (PVD)

Метод физического осаждения из газовой фазы основан на испарении материала с его дальнейшим осаждением тонкой пленкой. Материал в твердой форме нагревают до испарения (термическое испарение) либо напыляют ионами (ионное напыление).

 

Преимущества:

  • Низкая температура осаждения (200–500 °C)
  • Возможность нанесения покрытия на стальные детали без потери твердости
  • Возможность нанесения покрытия на напайные резцы
  • Хороший контроль размеров (возможны меньшие допуски)