Verarbeitung von harten Materialien. Harte Legierung. Marken, Eigenschaften, Anwendung. Werkzeug aus Hartmetall. Wasserstrahlschneiden: Vorteile und Merkmale
Auswahl einer Bindung von Schleifwerkzeugen
Die Bindung bestimmt die Festigkeit und Härte des Werkzeugs, hat großen Einfluss auf die Modi, Produktivität und Qualität der Bearbeitung. Bündel sind anorganisch (Keramik) und organisch (Bakelit, Vulkanit).
KERAMIKBOND besitzt eine hohe Feuerbeständigkeit, Wasserbeständigkeit, Chemikalienbeständigkeit, behält das Profil der Arbeitskante des Rades gut bei, ist jedoch empfindlich gegenüber Stoß- und Biegebelastungen. Das keramisch gebundene Werkzeug wird für alle Schleifarten außer zum Schruppen (wegen der Brüchigkeit der Bindung) verwendet: zum Schneiden und Schlitzen von schmalen Nuten, Flachschleifen der Nuten von Kugellagerringen. Das keramisch gebundene Werkzeug behält sein Profil gut, hat eine hohe Porosität und leitet Wärme gut ab.
BAKELIT-BOND hat eine höhere Festigkeit und Elastizität als Keramik. Ein Schleifwerkzeug auf Bakelitbindung kann in verschiedenen Formen und Größen hergestellt werden, auch sehr dünn - bis zu 0,5 mm für Trenn- und Trennarbeiten. Der Nachteil des Bakelit-Bindemittels ist seine geringe Beständigkeit gegen die Einwirkung von Kühlschmierstoffen, die alkalische Lösungen enthalten. Bei Bakelit-Bündel sollte das Kühlmittel nicht mehr als 1,5 % Alkali enthalten. Die Bakelitbindung hat eine schwächere Haftung am Schleifkorn als die Keramikbindung, daher wird das Werkzeug dieser Bindung häufig bei Flächenschleifoperationen verwendet, bei denen eine Selbstschärfung der Scheibe erforderlich ist. Das Werkzeug auf Bakelitbindung wird für grobe Schrupparbeiten von Hand und an abgehängten Wänden verwendet: Flachschleifen mit Kreisende, Schneiden und Schneiden von Nuten, Schärfen von Werkzeugen, bei der Bearbeitung von dünnen Produkten, bei denen Verbrennungsgefahr besteht. Bakelit-Bindung hat eine polierende Wirkung.
Auswahl der Schleifmittelsorte
Schleifmittel(fr. abrasif - schleifen, von lat. abradere - abkratzen) sind Werkstoffe mit hoher Härte und werden zur Oberflächenbehandlung verschiedenster Werkstoffe eingesetzt. werden in den Prozessen des Schleifens, Schärfens, Polierens, Schneidens von Materialien verwendet und sind weit verbreitet bei der Rohlingsherstellung und Endbearbeitung verschiedener metallischer und nichtmetallischer Materialien. Natürliche Schleifmittel - Feuerstein, Schmirgel, Bimsstein, Korund, Granat, Diamant und andere. Künstlich: geschmolzenes Aluminiumoxid, Siliziumkarbid, Borazon, Elbor, synthetischer Diamant und andere.
ELEKTROKORN NORMAL
Es hat eine ausgezeichnete Hitzebeständigkeit, eine hohe Haftung zum Bindemittel, eine mechanische Festigkeit der Körner und eine hohe Viskosität, die für die Durchführung von Arbeiten mit unterschiedlichen Belastungen wichtig ist Verarbeitung von Materialien mit hoher Zugfestigkeit. Dies ist das Schruppen von Stahlguss, Drähten, Walzprodukten, hochfesten und gebleichten Gusseisen, Temperguss, Halbschlichtbearbeitung verschiedener Maschinenteile aus Kohlenstoff- und legierten Stählen in ungehärtet; und gehärtete Form, Manganbronze, Nickel- und Aluminiumlegierungen. 25A
ELEKTROKORN WEISS
In physikalischer und chemischer Zusammensetzung ist es homogener, hat eine höhere Härte, scharfe Kanten, gute Selbstschärfe, beseitigt besser die Rauheit der bearbeiteten Oberfläche im Vergleich zu normalem Elektrokorund Bearbeitung von gehärteten Teilen aus Kohlenstoff, Hochgeschwindigkeit und Edelstähle, verchromte und nitrierte Oberflächen. Bearbeitung von dünnen Teilen und Werkzeugen, Schärfen, Flach-, Innen-, Profil- und Fertigschleifen. 38A
ELEKTROKORN ZIRKONIUM
Feinkristallines, dichtes und langlebiges Material. Die Standzeit beim Schruppen ist 10-40 mal höher als die eines vergleichbaren Werkzeuges aus normalem Elektrokorund Schruppschleifen von Stahlwerkstücken mit hoher Geschwindigkeit, Vorschub und Spannkraft. Kraftvolles Grobschleifen von Stahlwerkstücken. 54C
SILIZIUMKARBID SCHWARZ
Besitzt hohe Härte, Abrieb und Sprödigkeit. Die Körner liegen in Form dünner Platten vor, was ihre Brüchigkeit bei der Arbeit erhöht Verarbeitung von harten Materialien mit geringer Zugfestigkeit (Gusseisen, Bronze- und Messingguss, harte Legierungen, Edelsteine, Glas, Marmor, Graphit, Porzellan, Hartgummi) , Knochen etc.) etc.) sowie sehr viskose Materialien (hitzebeständige Stähle, Legierungen, Kupfer, Aluminium, Gummi). 63C
SILIZIUMKARBID GRÜN
Es unterscheidet sich von schwarzem Siliziumkarbid durch erhöhte Härte, Abrasivität und Sprödigkeit Zur Bearbeitung von Teilen aus Gusseisen, NE-Metallen, Granit, Marmor, Hartlegierungen, Bearbeitung von Titan, Titan-Tantal-Hartlegierungen, Honen, Nachbearbeitung von Teilen aus aus Grauguss, nitriert und kugelgelagert werden. 95A
ELEKTROKORRUND CHROMTITANIC
Hat eine höhere mechanische Festigkeit und Abriebfähigkeit im Vergleich zu normalem Schmelzkorund
Grobschliff mit hohem Metallabtrag
Auswahl der Körnung des Werkzeugs
| Getreide | Behandlungsart |
| GroßF6-F24 | Schruppoperationen mit großer Schnitttiefe, Reinigen von Werkstücken, Gussteilen. Bearbeitung von Materialien, die die Oberfläche des Kreises fetten (Messing, Kupfer, Aluminium). |
| F24 - F36 | Flachschleifen mit einem Scheibenende, Messer schärfen, Abrichten eines Schleifwerkzeugs, Abtrennen. |
| DurchschnittF30 - F60 | Vor- und kombiniertes Schleifen, Schärfen von Schneidwerkzeugen. |
| F46 - F90 | Feinschleifen, Bearbeiten von Profiloberflächen, Schärfen von Kleinwerkzeugen, Schleifen von zerbrechlichen Materialien. |
| KleinF100-F180 |
Schlichtschleifen, Schlichten von harten Legierungen, Schlichten von Schneidwerkzeugen, Stahlrohlingen, Schärfen von dünnen Klingen, Vorhonen.
Grobkörnige Werkzeuge werden verwendet:
- beim Schruppen und Vorarbeiten mit großer Schnitttiefe, wenn große Aufmaße entfernt werden;
- bei Arbeiten an Maschinen mit hoher Leistung und Steifigkeit;
- bei der Bearbeitung von Materialien, die das Füllen der Poren des Rades und das Salzen seiner Oberfläche verursachen, zum Beispiel bei der Bearbeitung von Messing, Kupfer und Aluminium;
- bei großer Kontaktfläche zwischen Scheibe und Werkstück, zum Beispiel bei Verwendung hoher Scheiben, beim Flachschleifen mit dem Scheibenende, beim Innenschleifen.
Mittel- und feinkörnige Werkzeuge werden verwendet:
- um eine Oberflächenrauheit von 0,320-0,080 Mikrometer zu erhalten;
- bei der Bearbeitung von gehärteten Stählen und Hartlegierungen;
- beim Endschleifen, Schärfen und Finishen von Werkzeugen;
- mit hohen Anforderungen an die Genauigkeit des bearbeiteten Profils des Teils.
Mit einer Verringerung der Größe der Schleifkörner erhöht sich ihre Schneidfähigkeit aufgrund einer Erhöhung der Anzahl der Körner pro Einheit der Arbeitsfläche, einer Verringerung des Abrundungsradius der Körner und eines geringeren Verschleißes einzelner Körner. Eine Verringerung der Korngröße führt zu einer deutlichen Verringerung der Poren der Scheibe, was eine Verringerung der Schleiftiefe und des während der Bearbeitung abgetragenen Aufmaßes erfordert. Je feiner die Schleifkörner im Werkzeug sind, desto weniger Material wird pro Zeiteinheit vom Werkstück abgetragen. Feinkörnige Werkzeuge neigen jedoch dazu, weniger selbstschärfend zu sein als Werkzeuge mit gröberer Körnung, was zu einem schnelleren Mattieren und Salzen führt. Eine rationelle Kombination von Bearbeitungsmodus, Werkzeugabrichtung und Korngröße ermöglicht eine hohe Genauigkeit und eine hervorragende Oberflächenbehandlungsqualität.
Auswahl der Werkzeughärte
O, P, Q Profilschleifen, unterbrochenes Flachschleifen, Honen und Gewindeschleifen von groben Stufen. DurchschnittM-N Flachschleifen mit Segmenten und Ringscheiben, Honen und Gewindeschleifen mit Bakelit-gebundenen Scheiben. MittelweichK-L Schlichten und kombiniertes Rund-, Spitzenlos- und Innenschleifen von Stahl, Flachschleifen, Gewindeschleifen, Schärfen von Schneidwerkzeugen. WeichH-F Schärfen und Schlichten von Schneidwerkzeugen mit Hartlegierung, Schleifen von schwer zerspanbaren Sonderlegierungen, Polieren.
Die Härte des Werkzeugs bestimmt maßgeblich die Arbeitsproduktivität während der Bearbeitung und die Qualität des bearbeiteten.
Schleifkörner müssen, wenn sie stumpf werden, durch Absplittern und Absplittern von Partikeln erneuert werden. Ist die Scheibe zu hart, hält der Binder die stumpfen Körner, die ihre Schneidfähigkeit verloren haben, weiter. Gleichzeitig wird viel Strom für die Arbeit verbraucht, die Produkte erhitzen sich, ihr Verzug ist möglich, Schnittspuren, Kratzer, Verbrennungen und andere Defekte treten auf der Oberfläche auf. Wenn die Scheibe zu weich ist, zerbröckeln die Körner, die ihre Schneidfähigkeit nicht verloren haben, die Scheibe verliert ihre richtige Form, ihr Verschleiß nimmt zu, wodurch es schwierig wird, Teile mit der erforderlichen Größe und Form zu erhalten. Bei der Bearbeitung treten Vibrationen auf, ein häufigeres Abrichten der Scheibe ist erforderlich. Daher sollte man bei der Wahl der Härte des Schleifwerkzeugs verantwortungsbewusst vorgehen und die Eigenschaften der Werkstücke berücksichtigen.
Abhängig von den Anforderungen an das Endprodukt Wärmebehandlung nach verschiedenen Methoden hergestellt.
Trocknungsprozesse Verwendung bei der Herstellung von Endzwischenprodukten in Form von Granulaten, Briketts sowie zur Entwässerung von Lösungen, Schlämmen und Suspensionen; durch anschließendes Trocknen, Brennen oder Sintern des körnigen oder geformten Materials wird das Endprodukt erhalten. In diesen Fällen sind die Gesetzmäßigkeiten des Wärme- und Stoffübergangs die gleichen wie bei den wichtigsten technologischen Trocknungsprozessen in der chemischen Industrie und bei der Herstellung von Baustoffen.
V Sinterprozess von Agglomeraten und Preforms werden Pulverpartikel zu einem monolithischen polykristallinen Festkörper mit Eigenschaften, die denen eines kompakten Materials nahe kommen, verbunden. Der Wärmebehandlungsprozess besteht aus zwei Stufen.
Die erste Stufe – das Entfernen des technologischen Binders – erfolgt bei den Temperaturen des Verdampfens und Schmelzens des Binders und endet bei der Temperatur des Beginns des Sinterns der Pulverpartikel. Die zweite Stufe - das Sintern - beginnt bei einer Temperatur, die dem gegenseitigen Sintern der Partikel aneinander entspricht, und dauert bis zur Temperatur zum Erhalten eines monolithischen Körpers, die ungefähr 0,8 der Schmelztemperatur des keramischen Materials beträgt. Der Brennmodus wird basierend auf der chemischen und granulometrischen Zusammensetzung des Abfallgemisches, dem Form- oder Pressverfahren sowie der Größe und Art des Produkts ausgewählt.
Beim Sintern ist die Vorlage (umgeformt oder gepresst) ein thermodynamisch instabiles disperses System mit einem großen Angebot an freier Energie.
Der Sinterprozess kann herkömmlicherweise in drei Stufen unterteilt werden.
In der ersten Stufe ist die treibende Kraft der Überschuss an freier Oberflächenenergie feiner Partikel, der dazu neigt, das Werkstück durch den entstehenden Druck zu komprimieren und seine freie Oberfläche zu verkleinern. Die Partikel gleiten an den Korngrenzen entlang, wodurch das Werkstück verdichtet und schrumpft.
Im zweiten Schritt werden die Partikel an den im ersten Schritt entstandenen Kontaktstellen gebacken. Während des Brennens dehnen sich die Kontakte zwischen den Partikeln aus und die Form und Größe der Poren ändern sich ständig. Die Kinetik dieses Prozesses wird durch die Geschwindigkeit der viskosen Strömung des Mediums bestimmt, in dem sich die Poren befinden. In diesem Stadium wird die viskose Strömung des Mediums durch den Mechanismus der Oberflächendiffusion von Atomen über die Oberflächen der Sinterpartikel zum Bereich der Kontaktisthmus bestimmt.
In der dritten Stufe verbleiben nur noch geschlossene isolierte Poren im Sinterkörper, eine weitere Verdichtung ist nur durch Verringerung ihrer Anzahl und ihres Volumens möglich (Heilungsprozess). Die letzte Sinterphase ist die längste.
Pyrolyseprozess findet Anwendung bei der Verarbeitung von Holzabfällen, Kunststoffen, Gummiprodukten, festen Abfällen und Ölraffinerieschlämmen und ist ein Prozess der Zersetzung von Holzabfällen, anderen Pflanzenmaterialien, wenn sie ohne Zugang zu Luft auf eine Temperatur von 450-1050 ° C erhitzt werden . Dabei entstehen gasförmige und flüssige Produkte sowie feste Kohle.
einheimischer Rest ( Holzkohle in der Holzverarbeitung, Ruß in der Reifenentsorgung).
Abhängig von der Heiztemperatur werden Pyrolyseanlagen in Niedertemperaturanlagen (450-500 ° C) unterteilt, die sich durch eine minimale Gasleistung, eine maximale Menge an Harzen, Ölen und festen Rückständen auszeichnen; Mitteltemperatur (bis 800 ° C) mit einer erhöhten Ausbeute an Pyrolysegas und einer verringerten Ausbeute an Harzen und Ölen; Hochtemperatur (über 800 ° C) mit maximaler Gasleistung und minimalen - harzigen Produkten.
Hohe Temperaturen intensivieren die Abfallentsorgung. Die Reaktionsgeschwindigkeit wächst exponentiell mit steigender Temperatur und die Wärmeverluste nehmen linear zu. In diesem Fall tritt eine vollständigere Ausbeute an flüchtigen Produkten ein und das Volumen des resultierenden festen Rückstands wird verringert. Bei der Pyrolyse ist der Temperaturbereich von 1050-1400 °C unerwünscht, da er insbesondere bei Hausmüll zur Schlackenbildung führt.
Der Pyrolyseprozess wird in Chargen- oder Durchlauföfen unterschiedlicher Bauart (Kammer, Tunnel, Bergwerk, mit bewegten Schichten) mit Außen- und Innenbeheizung durchgeführt. Im Anfangsstadium treten bei Temperaturerhöhung endotherme Prozesse auf. Beim Erhitzen von Holz oder anderen Pflanzenabfällen auf 150 °C wird Feuchtigkeit entzogen und bei Temperaturen von 170-270 °C entstehen CO- und CO2-Gase sowie geringe Mengen Methylalkohol und Essigsäure. Exotherme Umwandlungen beginnen bei 270-280 °C. Die Ausbeute an nicht kondensierbaren Gasen wie CO und C0 2 sinkt und gleichzeitig die Ausbeute an anderen gas- und dampfförmigen Stoffen (CH 4, C 2 H 4, H 2) sowie Methylalkohol und Essigsäure , erhöht sich. Die Geschwindigkeit des Prozesses wird durch die Größe der wiederverwertbaren Abfallstücke, ihren Feuchtigkeitsgehalt und die Temperatur beeinflusst.
Die aus dem Ofen entweichenden Gase kühlen ab und setzen wertvolle Bestandteile aus ihnen frei. Die resultierende Holzkohle wird bei der Herstellung von Aktivkohle, Schwarzpulver und anderen Prozessen verwendet.
Die Frage des Schlichtens von gehärtetem Stahl ist gelöst in moderne Produktion hauptsächlich durch Schleifbearbeitung. Bis vor kurzem lag dies an der unterschiedlichen Ausstattung für das Schleifen und die Klingenbearbeitung. Drehmaschinen konnten nicht die gleiche Genauigkeit garantieren, die auf Schleifmaschinen erreicht wurde. Doch mittlerweile verfügen moderne CNC-Maschinen über eine ausreichende Bewegungsgenauigkeit und Steifigkeit, sodass der Anteil des Drehens und Fräsens von harten Materialien in vielen Branchen stetig wächst. Das Drehen von gehärteten Werkstücken wird in der Automobilindustrie seit Mitte der 80er Jahre des letzten Jahrhunderts eingesetzt, heute beginnt jedoch eine neue Ära in dieser Art der Bearbeitung.
Wärmebehandelte Werkstücke
Viele Stahlteile erfordern eine Wärmebehandlung oder Oberflächenhärtung, um zusätzliche Verschleißfestigkeit und die Fähigkeit zu erreichen, erheblichen Belastungen standzuhalten. Leider wirkt sich eine hohe Härte negativ auf die Bearbeitbarkeit solcher Teile aus. Getriebeteile und verschiedene Wellen und Achsen - typische gehärtete Teile werden gedreht, Gesenke und Formen werden gehärtet gefräst. Wärmebehandelte Teile - Wälzkörper erfordern in der Regel eine Nachbearbeitung und Nachbearbeitung, die Formfehler beseitigt und die erforderliche Genauigkeit und Oberflächenqualität gewährleistet. Bei Gesenk- und Formenteilen besteht nun die Tendenz, diese bereits beim Schruppen im gehärteten Zustand zu bearbeiten. Dies führt zu einer deutlichen Verkürzung der Produktionszeit des Stempels.
Solide Materialhandhabung
Die Bearbeitung von Teilen nach der Wärmebehandlung ist ein Thema, das einen flexiblen Ansatz erfordert. Das Lösungsspektrum hängt von der Art des für die Bearbeitung ausgewählten Werkzeugmaterials ab. Für ein Werkzeug bedeutet die Fähigkeit, harte Materialien zu bearbeiten, hohe Hitzebeständigkeit, hohe chemische Inertheit und Abriebfestigkeit. Solche Anforderungen an den Werkzeugwerkstoff werden durch den Bearbeitungsprozess selbst bestimmt. Beim Schneiden von harten Materialien ist die Schneide Hoher Drück, was mit der Freisetzung einer großen Wärmemenge einhergeht. Höhere Temperaturen unterstützen den Prozess, indem sie die Späne erweichen, wodurch die Schnittkräfte reduziert werden, aber das Werkzeug negativ beeinflusst wird. Daher sind nicht alle Werkzeugmaterialien für die Bearbeitung wärmebehandelter Teile geeignet.
Hartmetallsorten werden verwendet, um Materialien mit einer Härte bis zu 40HRc zu bearbeiten. Hierfür empfehlen wir feinkörnige Hartmetalllegierungen mit scharfer Schneide, die sehr widerstandsfähig gegen abrasiven Verschleiß sind und eine hohe thermische und plastische Verformungsbeständigkeit aufweisen. Unbeschichtete Hartmetalle wie H13A von Sandvik Coromant besitzen diese Eigenschaften. Aber auch Sorten mit verschleißfesten Beschichtungen können erfolgreich für die Schlichtbearbeitung und P05- und K05-Anwendungen eingesetzt werden, wie z. B. GC4015, GC3005.
Das ungünstigste Werkstück zum Schneiden ist ein Werkstück mit einer Härte von 40… 50HRc. Harte Legierungen geben sich in diesem Bereich mit ihrer Warmfestigkeit nicht mehr zufrieden. Gleichzeitig verschleißen CBN und Keramik schnell. Aufgrund der ungenügenden Härte des zu bearbeitenden Materials bildet sich an der Stirnfläche des Werkzeugs ein Aufbau, der beim Abreißen der Schneide zum Abplatzen führt. Daher wird das Problem der Auswahl eines Werkzeugmaterials für Arbeiten in diesem Härtebereich auf der Grundlage wirtschaftlicher Überlegungen gelöst. Je nach Serienfertigung muss man sich bei Hartlegierungen entweder mit geringer Produktivität und Maßhaltigkeit abfinden oder bei Keramik und CBN effizienter arbeiten, jedoch mit der Gefahr des Plattenbruchs.
Bei einer höheren Härte von 50-70HRc fällt die Wahl eindeutig auf die Bearbeitung mit einem Werkzeug mit keramischem oder kubischem Bornitrid-Schneidteil. Keramik ermöglicht sogar eine intermittierende Bearbeitung, bietet jedoch eine etwas höhere Oberflächenrauheit als CBN. Die CBN-Bearbeitung kann eine Rauheit von bis zu 0,3 Ra erreichen, während Keramik eine Oberflächenrauheit von 0,6 Ra erzeugt. Dies erklärt sich durch unterschiedliche Verschleißbilder des Werkzeugmaterials: Unter normalen Bedingungen weist CBN einen gleichmäßigen Verschleiß entlang der Freifläche auf und es bilden sich Mikrozunder auf der Keramik. Auf diese Weise hält das CBN die Schnittlinie kontinuierlich, was es ermöglicht, beste werte Rauheit der behandelten Oberfläche. Die Schnittbedingungen für die Bearbeitung von gehärteten Materialien variieren in einem ziemlich weiten Bereich. Sie hängt vom Werkstückmaterial, den Bearbeitungsbedingungen und der geforderten Oberflächengüte ab. Bei der Bearbeitung eines Werkstücks mit einer Härte von 60 HRc mit neuen Sorten von kubischem Bornitrid CB7020 oder CB7050 kann die Schnittgeschwindigkeit 200 m / min erreichen. CB7020 wird zum Schlichten mit kontinuierlichem Schneiden und CB7050 zum Schlichten von wärmebehandelten Materialien unter ungünstigen Bedingungen empfohlen, d.h. mit Schlägen. Platten dieser Güten werden mit einer dünnen Titannitrid-Beschichtung hergestellt. Dies erleichtert laut Sandvik Coromant die Kontrolle des Wendeschneidplattenverschleißes. Das Unternehmen produziert auch Platten aus ähnlichen Qualitäten des kubischen Bornitrids CB20 und CB50, jedoch ohne Beschichtung.
Zur Bearbeitung von gehärteten Stählen werden üblicherweise verschiedene Arten von Keramiken verwendet. Sandvik Coromant stellt derzeit alle Arten von Keramik her und entwickelt aktiv neue Sorten. Die Oxidkeramik CC 620 wird auf Basis von Aluminiumoxid mit geringen Zusätzen von Zirkonoxid zur Erhöhung der Festigkeit hergestellt. Es hat die höchste Verschleißfestigkeit, ist aber aufgrund seiner geringen Festigkeit und Wärmeleitfähigkeit nur unter guten Bedingungen einsetzbar. Vielseitig einsetzbar sind Mischkeramiken CC650 auf Basis von Aluminiumoxid mit Siliziumkarbid-Zusätzen. Es hat eine höhere Festigkeit und eine gute Wärmeleitfähigkeit, wodurch es auch bei unterbrochener Verarbeitung verwendet werden kann. Die größte Festigkeit hat die sogenannte Whisker-Keramik CC670. Zu deren Zusammensetzung gehört auch Siliziumkarbid, jedoch in Form von langen kristallinen Fasern, die das Grundmaterial durchdringen. Das Haupteinsatzgebiet dieser Keramiksorte ist die Bearbeitung von hitzebeständigen Legierungen auf Nickelbasis, wird aber aufgrund ihrer hohen Festigkeit auch zur Bearbeitung von gehärtetem Stahl unter widrigen Bedingungen eingesetzt. Die Schnittdaten beim Einsatz von keramischen Wendeschneidplatten sowie bei kubischem Bornitrid schwanken in weiten Grenzen. Dies ist im Wesentlichen nicht auf Unterschiede in den Eigenschaften des Werkzeugmaterials zurückzuführen, sondern auf unterschiedliche Verarbeitungsbedingungen bei ausreichender Erwärmung in der Schneidzone und damit auf eine Verringerung der Kräfte und des Verschleißes. Typischerweise liegt die optimale Schnittgeschwindigkeit im Bereich von 50-200 m/min. Außerdem führt eine Verringerung der Schnittgeschwindigkeit nicht unbedingt zu einer Erhöhung der Standzeit, wie dies bei Hartmetall der Fall ist.
Neue Möglichkeiten
Die Produktivität bei der Bearbeitung gehärteter Werkstoffe wurde bisher durch Änderungen der Werkzeugkonstruktion und Anlagenverbesserungen erreicht. Neue Werkzeugmaterialien ermöglichen jetzt das Arbeiten mit hohen Geschwindigkeiten und die Geometrie des Schneidteils, um hohe Werte der Arbeitsvorschübe zu erreichen. Darüber hinaus führt die Möglichkeit, Teile beim Drehen oder Fräsen in einer Aufspannung zu bearbeiten, zu einer deutlichen Reduzierung der Nebenzeiten.
Die Höhe des Vorschubs hängt von der Geometrie der Spitze des Schneidwerkzeugs ab. Bei Werkzeugen mit radialem Scheitel erweist sich der Vorschub als starr mit der Anforderung verbunden, eine gegebene Oberflächengüte zu gewährleisten. Typischer Vorschub 0,05 ... 0,2 mm / Umdr. Aber jetzt auf dem Markt gibt es Einsätze namens Wiper, mit denen Sie ihn erhöhen können. Bei der Bearbeitung mit solchen Wendeschneidplatten kann der Vorschubwert praktisch verdoppelt werden, ohne die Oberflächenqualität zu beeinträchtigen. Der Wiper-Effekt tritt auf, indem die Oberseite der Wendeschneidplatte modifiziert und ein spezieller Wiper mit großem Radius erzeugt wird, der eine Fortsetzung des Haupteckenradius ist. Die abstreifende Schneide bietet einen minimalen Hilfseinstellwinkel während des Wendeschneidplattenbetriebs, wodurch der Arbeitsvorschub erhöht werden kann, ohne die Qualität der bearbeiteten Oberfläche zu beeinträchtigen. Wenn der Vorschub erhöht wird, halbiert sich der Schnittweg und damit der Verschleiß der Wendeschneidplatte. Das Revolutionäre an dieser Lösung ist, dass die Produktivitätssteigerung gleichzeitig mit der Erhöhung der Ressourcen des Werkzeugs erreicht wird.
Wiper-Wendeschneidplatten wurden von Sandvik Coromant entwickelt und werden immer beliebter. So gibt es beispielsweise bereits zwei Wiper-Geometrien für CBN- und Keramik-Wendeschneidplatten. Die WH-Geometrie ist die Basisgeometrie für maximale Leistung. Die optionale WG-Geometrie bietet geringe Schnittkräfte und wird für die Hochgeschwindigkeitsbearbeitung mit hohen Anforderungen an die Oberflächengüte verwendet.
CBN- und Keramik-Wiper-Wendeschneidplatten bringen das Schlichten und Schlichten von gehärteten Materialien auf ein neues Produktivitätsniveau.
Die Hauptvorteile des Drehens von gehärteten Materialien:
- hohe Produktivität durch hohe Geschwindigkeiten Verkürzung und Reduzierung der Nebenzeit;
- hohe Einsatzflexibilität;
- der Prozess ist einfacher als das Schleifen;
- keine Verbrennungen;
- minimaler Verzug des Werkstücks;
- zusätzliche Produktivitätssteigerung durch hohe Vorschübe beim Einsatz von Wiper-Wendeschneidplatten;
- die Fähigkeit, die Ausrüstung für die vollständige Bearbeitung eines Teils zu vereinheitlichen;
- sicheres und umweltschonendes Verarbeitungsverfahren.
Instrumentelle Materialien sind solche, deren Hauptzweck darin besteht, den Arbeitsteil der Instrumente auszustatten. Dazu gehören Werkzeugkohlenstoff, legierte und Schnellarbeitsstähle, Hartlegierungen, Mineralkeramik, superharte Werkstoffe.
Grundeigenschaften von Werkzeugmaterialien
| Werkzeugmaterial | Hitzebeständigkeit 0 С | Biegefestigkeit, MPa | Mikrohärte, НV | Wärmeleitfähigkeitskoeffizient, W / (mChK) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Kohlenstoffstahl Legierter Stahl Hochgeschwindigkeitsstahl Hartlegierung Mineralkeramik Kubisches Nitrid |
8.1. Werkzeugstähle.Nach chemischer Zusammensetzung und Legierungsgrad werden Werkzeugstähle in Werkzeugkohlenstoff-, werkzeuglegierte und Schnellarbeitsstähle unterteilt. Die physikalischen und mechanischen Eigenschaften dieser Stähle bei normalen Temperaturen sind ziemlich ähnlich, sie unterscheiden sich in Wärmebeständigkeit und Härtbarkeit beim Abschrecken. Bei legierten Werkzeugstählen reicht der Massenanteil an Legierungselementen nicht aus, um den gesamten Kohlenstoff zu Karbiden zu binden, daher ist die Warmfestigkeit von Stählen dieser Gruppe nur 50-100 0 C höher als die Warmfestigkeit von Kohlenstoff-Werkzeugstählen. In Schnellarbeitsstählen neigen sie dazu, den gesamten Kohlenstoff in Karbide von Legierungselementen zu binden, während die Möglichkeit der Bildung von Eisenkarbiden ausgeschlossen wird. Aus diesem Grund erfolgt die Erweichung von Schnellarbeitsstählen bei höheren Temperaturen. Werkzeug-Kohlenstoff- (GOST 1435-74) und legierte (GOST 5950-73) Stähle. Die wichtigsten physikalischen und mechanischen Eigenschaften von Werkzeugstahl und legierten Stählen sind in den Tabellen angegeben. Werkzeug-Kohlenstoffstähle werden mit dem Buchstaben U gekennzeichnet, gefolgt von einer Zahl, die den Massengehalt an Kohlenstoff im Stahl in Zehntelprozent charakterisiert. In der Stahlsorte U10 beträgt der Massengehalt an Kohlenstoff also ein Prozent. Der Buchstabe A in der Bezeichnung entspricht hochwertigen Stählen mit reduziertem Massenanteil an Verunreinigungen. Chemische Zusammensetzung von Kohlenstoffwerkzeugstählen
Bei legierten Werkzeugstählen kennzeichnet die erste Zahl den Massengehalt von Kohlenstoff in Zehntelprozent (wenn keine Zahl vorhanden ist, beträgt der Kohlenstoffgehalt darin bis zu einem Prozent). Die Buchstaben in der Bezeichnung geben den Gehalt der entsprechenden Legierungselemente an: G - Mangan, X - Chrom, C - Silizium, B - Wolfram, F - Vanadium und die Zahlen geben den Prozentsatz des Elements an. Werkzeuglegierte Stähle mit tiefer Härtbarkeit der Güten 9ХС, ХВСГ, Х, 11Х, ХВГ zeichnen sich durch geringe Verformungen bei der Wärmebehandlung aus. Die chemische Zusammensetzung niedriglegierter Werkzeugstähle
Diese Werkstoffe haben begrenzte Anwendungsgebiete: Kohlenstoffe werden hauptsächlich für die Herstellung von Schlosserwerkzeugen verwendet, und legierte - für Gewinde-, Holzbearbeitungs- und Langwerkzeuge (CVG) - Räumnadeln, Reibahlen usw. 8.2. Schnellarbeitsstähle (GOST 19265-73)Die chemische Zusammensetzung und die Festigkeitseigenschaften der Hauptgüten dieser Stähle sind in den Tabellen angegeben. Schnellarbeitsstähle werden mit Buchstaben bezeichnet, die karbidbildenden und legierenden Elementen entsprechen: P - Wolfram, M - Molybdän, F - Vanadium, A - Stickstoff, K - Kobalt, T - Titan, C - Zirkon). Dem Buchstaben folgt eine Zahl, die den durchschnittlichen Massengehalt des Elements in Prozent angibt (der Chromgehalt von etwa 4 Prozent wird in der Bezeichnung der Sorten nicht angegeben). Die Zahl am Anfang der Stahlbezeichnung gibt den Kohlenstoffgehalt in Zehntelprozent an (zB 11R3AM3F2-Stahl enthält ca. 1,1 % C; 3 % W; 3 % Mo und 2 % V). Die Schneideigenschaften von Schnellarbeitsstählen werden durch das Volumen der wichtigsten karbidbildenden Elemente bestimmt: Wolfram, Molybdän, Vanadium und Legierungselemente - Kobalt, Stickstoff. Vanadium wird aufgrund seines geringen Massengehalts (bis zu 3 %) in der Regel nicht berücksichtigt und die Schneideigenschaften von Stählen werden in der Regel durch ein Wolframäquivalent von (W + 2 Mo) % bestimmt. In den Preislisten für Schnellarbeitsstähle werden drei Gruppen von Stählen unterschieden: Stähle der 1. Gruppe mit einem Wolframäquivalent von bis zu 16% ohne Kobalt, Stähle der 2. Gruppe - bis zu 18% und einem Kobaltgehalt von ca. 5%, 200 oder die 3. Gruppe - bis zu 20% und einen Kobaltgehalt von 5-10%. Dementsprechend unterscheiden sich auch die Schneideigenschaften dieser Stähle. Die chemische Zusammensetzung von Schnellarbeitsstählen
Die chemische Zusammensetzung von gegossenen Schnellarbeitsstählen
Neben den Standardausführungen werden auch spezielle Schnellarbeitsstähle verwendet, die beispielsweise Titancarbonitride enthalten. Die hohe Härte der Rohlinge dieser Stähle, die Komplexität der Bearbeitung sind jedoch einer breiten Anwendung nicht förderlich. Bei der Bearbeitung von schwer zerspanbaren Werkstoffen werden pulverförmige Schnellarbeitsstähle R6M5-P und R6M5K5-P eingesetzt. Die hohen Schneideigenschaften dieser Stähle werden durch ein spezielles Feinkorngefüge bestimmt, das zu erhöhter Festigkeit, reduziertem Krümmungsradius der Schneide, verbesserter Zerspanbarkeit durch Schneiden und insbesondere Schleifen beiträgt. Derzeit laufen industrielle Tests für wolframfreie Schnellarbeitsstähle mit einem hohen Gehalt an verschiedenen Legierungselementen, darunter Aluminium, Malibden, Nickel und andere. Einer der wesentlichen Nachteile von Schnellarbeitsstählen ist mit der Carbid-Heterogenität verbunden, d.h. mit einer ungleichmäßigen Verteilung von Karbiden über den Abschnitt des Werkstücks, was wiederum zu einer ungleichmäßigen Härte der Schneidklinge des Werkzeugs und deren Verschleiß führt. Dieser Nachteil fehlt bei Pulver- und Maraging-Schnellarbeitsstählen (mit einem Kohlenstoffgehalt von weniger als 0,03%).
8.3. Hartlegierungen (GOST 3882-74)Hartlegierungen enthalten eine Mischung aus Körnern von Karbiden, Nitriden, Karbonitriden von Refraktärmetallen in Bindemitteln. Standardsorten von Hartlegierungen werden auf der Basis von Wolfram, Titan, Tantalkarbiden hergestellt. Als Bindemittel wird Kobalt verwendet. Die Zusammensetzung und die grundlegenden Eigenschaften einiger Hartmetallsorten für Schneidwerkzeuge sind in der Tabelle aufgeführt. Physikalische und mechanische Eigenschaften von Ein-, Zwei- und Drei-Karbid-Hartlegierungen Zusammensetzung physikalische und mechanische Eigenschaften von wolframfreien Hartlegierungen Abhängig von der Zusammensetzung der Karbidphase und des Bindemittels umfasst die Bezeichnung von Hartlegierungen Buchstaben, die karbidbildende Elemente charakterisieren (B - Wolfram, T - Titan, der zweite Buchstabe T - Tantal) und ein Bindemittel (Buchstabe K - Kobalt). Der Massenanteil karbidbildender Elemente in Monokarbidlegierungen, die nur Wolframkarbid enthalten, wird durch die Differenz zwischen 100 % und dem Massenanteil des Bindemittels (die Zahl nach dem Buchstaben K) bestimmt, zum Beispiel enthält die Legierung VK4 4 % Kobalt und 96% WC. Bei Zweikarbid-WC + TiC-Legierungen wird die Zahl nach dem Buchstaben des karbidbildenden Elements durch den Massenanteil der Karbide dieses Elements bestimmt, die nächste Zahl ist der Massenanteil des Bindemittels, der Rest ist der Massenanteil von Wolframkarbid (zum Beispiel enthält die T5K10-Legierung 5 % TiC, 10 % Co und 85 % WC). Bei Drei-Karbid-Legierungen bedeutet die Zahl nach den Buchstaben TT den Massenanteil von Titan- und Tantalkarbiden. Die Zahl hinter dem Buchstaben K ist der Massenanteil der Bindung, der Rest ist der Massenanteil von Wolframkarbid (zB enthält die Legierung TT8K6 6 % Kobalt, 8 % Titan- und Tantalkarbide und 86 % Wolframkarbid). In der Metallbearbeitung ISO-Norm Es gibt drei Anwendungsgruppen von Hartmetall-Schneidwerkzeugen: Gruppe P - für die Bearbeitung von Materialien, die Drainagespäne erzeugen; Gruppe K - Bruchspäne und Gruppe M - zur Bearbeitung verschiedener Materialien (universelle Hartlegierungen). Jeder Bereich ist in Gruppen und Untergruppen unterteilt. Hartlegierungen werden im Allgemeinen in Form von Platten unterschiedlicher Form und Genauigkeit hergestellt: gelötet (geklebt) - gemäß GOST 25393-82 oder austauschbar facettiert - gemäß GOST 19043-80 - 19057-80 und anderen Normen. Vielseitige Wendeschneidplatten werden sowohl aus Standardsorten harter Legierungen als auch aus den gleichen Legierungen mit ein- oder mehrlagigen superharten Beschichtungen aus TiC, TiN, Aluminiumoxid und anderen chemischen Verbindungen hergestellt. Beschichtete Platten haben eine erhöhte Haltbarkeit. Zur Bezeichnung von Blechen aus Standardgüten von mit Titannitrid beschichteten Hartlegierungen ist - die Kennzeichnung der Buchstaben KIB (TU 2-035-806-80) und der Bezeichnung von Legierungen nach ISO - der Buchstabe C hinzuzufügen. Platten werden auch aus Sonderlegierungen (zB nach TU 48-19-308-80) hergestellt. Legierungen dieser Gruppe (Gruppe "MC") haben höhere Schneideigenschaften. Die Legierungsbezeichnung besteht aus den Buchstaben MC und einer dreistelligen (bei unbeschichteten Platten) bzw. vierstelligen (bei titancarbidbeschichteten Platten) Nummer: Die 1. Ziffer der Bezeichnung entspricht dem Anwendungsbereich der Legierung gemäß der ISO-Klassifizierung (1 - Verarbeitung von Materialien, die Drainagespäne liefern; 3 - Verarbeitung von Materialien, die Bruchspäne liefern; 2 - Verarbeitungsbereich entsprechend Bereich M nach ISO); Die 2. und 3. Ziffer charakterisieren die Untergruppe der Anwendbarkeit und die 4. Ziffer - das Vorhandensein der Abdeckung. Zum Beispiel MC111 (analog zum Standard T15K6), MC1460 (analog zum Standard T5K10) usw. Neben fertigen Platten werden auch Werkstücke nach OST 48-93-81 hergestellt; die Bezeichnung der Zuschnitte ist die gleiche wie bei den fertigen Platten, jedoch mit dem Zusatz des Buchstabens Z. Wolframfreie Hartlegierungen werden häufig als Materialien verwendet, die keine seltenen Elemente enthalten. Wolframfreie Legierungen werden als fertige Platten geliefert in verschiedenen Formen und Größen, Genauigkeitsgrade U und M, sowie Zuschnitte von Platten. Die Anwendungsgebiete dieser Legierungen ähneln denen von Zwei-Karbid-Karbid-Legierungen unter stoßfreier Belastung.
8.4. Mineralkeramik (GOST 26630-75) und superharte MaterialienMineralkeramische Werkzeugwerkstoffe haben eine hohe Härte, Hitze- und Verschleißfestigkeit. Sie basieren auf Aluminiumoxid (Siliziumoxid) - Oxidkeramiken oder einer Mischung aus Siliziumoxid mit Karbiden, Nitriden und anderen Verbindungen (Cermets). In der Tabelle sind die wichtigsten Eigenschaften und Anwendungsgebiete verschiedener Typen von Mineralkeramiken aufgeführt. Die Formen und Größen der austauschbaren facettenreichen Keramikplatten werden durch den GOST 25003-81 * Standard bestimmt. Neben den traditionellen Typen von Oxidkeramiken und Cermets werden häufig Oxid-Nitrid-Keramiken verwendet (z ". Physikalische und mechanische Eigenschaften von Werkzeugkeramiken
Synthetische superharte Materialien werden entweder auf Basis von kubischem Bornitrid - CBN oder auf Basis von Diamanten hergestellt. Materialien der CBN-Gruppe haben eine hohe Härte, Verschleißfestigkeit, einen niedrigen Reibungskoeffizienten und eine Trägheit gegenüber Eisen. Die Hauptmerkmale und wirksamen Einsatzbereiche sind in der Tabelle aufgeführt. Physikalische und mechanische Eigenschaften von STM auf Basis von CBNNeuerdings umfasst diese Gruppe auch Materialien, die das Si-Al-O-N ( Warenzeichen"sialon"), basierend auf Siliziumnitrid Si3N4. Kunststoffe werden in Form von Rohlingen oder vorgefertigten Ersatzplatten geliefert. Auf der Basis synthetischer Diamanten sind solche Marken als ASB - synthetischer Diamant "Ballas", ASPK - synthetischer Diamant "Carbonado" und andere bekannt. Die Vorteile dieser Materialien sind hohe Chemikalien- und Korrosionsbeständigkeit, minimaler Krümmungsradius der Schaufeln und der Reibungskoeffizient mit dem verarbeiteten Material. Diamanten haben jedoch erhebliche Nachteile: geringe Biegefestigkeit (210-480 MPa); Reaktivität gegenüber einigen im Kühlmittel enthaltenen Fetten; Auflösung in Eisen bei Temperaturen von 750-800 ° C, was ihre Verwendung zur Verarbeitung von Stählen und Gusseisen praktisch ausschließt. Grundsätzlich werden polykristalline Kunstdiamanten zur Bearbeitung von Aluminium, Kupfer und darauf basierenden Legierungen verwendet. Zweck von STM auf Basis von kubischem Bornitrid
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Eine der effizientesten Methoden zum Schneiden und Bearbeiten von harten Materialien ist das Wasserstrahlschneiden. Mit ihr können harte Materialien wie Marmor und Granit, Metall, Beton und Glas geschnitten werden. Diese Art des Schneidens wird häufig im Bauwesen bei der Verarbeitung von Verbund- und Keramikmaterialien sowie Sandwichstrukturen verwendet.
Das Wasserstrahlschneidverfahren besteht aus einem stark gerichteten Hochdruckwasserstrahl, der mit hoher Geschwindigkeit auf das Material trifft. Anfangs wurde nur Wasser verwendet und das Verfahren wurde als Wasserstrahlschneiden bezeichnet. Es wurde für die Bearbeitung nicht zu harter Materialien verwendet, die eine feinere Wirkung als andere Arten des Schneidens erforderten. Es waren Glasfasern und Kabel, laminierte Materialien, die hohe Temperaturen und das Auftreten einer Brandgefahr nicht vertragen.
Später wurde dem Wasser ein Schleifmittel zugesetzt, das die Schneidkraft des Wasserstrahls deutlich erhöhte. Als Schleifmittel wird fein verteilter Granatsand verwendet. Durch die Verwendung von abrasiven Partikeln ist es möglich geworden, viel härtere Materialien wie Gesteine und Metalle zu schneiden.
Diesbezüglich wird das Wasserstrahlschneiden in verschiedenen Industrien, im Bauwesen und bei der Herstellung von Denkmälern weit verbreitet. Granit wird oft für die Herstellung von Denkmälern verwendet, und die Preise für Denkmäler in Moskau ermöglichen es Ihnen, für jeden Geldbeutel eine Wahl zu treffen. Nicht jeder denkt jedoch, dass bei der Bestellung eines Denkmals nicht nur die Material- und Arbeitskosten eine Rolle spielen, sondern auch die Art der Verarbeitung.
Wasserstrahlschneiden kann in dem Sinne als sehr schonend bezeichnet werden, dass das Material nicht intensiv beaufschlagt wird, also seine Festigkeit nicht reduziert wird. Für die Bestellung von Denkmälern werden die Preise nach der Art des Schneidens und der Verarbeitung des Steins berechnet. Wasserstrahlschneiden vermeidet Risse und Späne und minimiert zudem den Steinverlust bei der Bearbeitung. Dies ist nur einer der Vorteile des Wasserstrahlschneidens.
Wasserstrahlschneiden: Vorteile und Merkmale
1. Keine starke Erwärmung des Materials
Dieser Parameter ist sowohl für Metall als auch für Natur- und Kunststein und Fliesen kritisch. Beim Schneiden mit einem abrasiven Wasserstrahl bleibt die Temperatur im Bereich von 60-90 ° C. Dadurch wird das Material nicht wie bei anderen Schneidarten hohen Temperaturen ausgesetzt, was die Standzeit erhöht.
2. Vielseitigkeit der Anwendung
Die Wasserstrahl-"Klinge" kann sowohl harte als auch mittelharte Materialien mit gleichem Erfolg schneiden. Beim Arbeiten mit letzterem ist es zwar nicht erforderlich, ein Schleifmittel zu verwenden.
3. Ausgezeichnete Schnittqualität
Die Rauheit der Schnittkante beim Wasserstrahlschneiden beträgt Ra 1,6. Mit dieser Methode erhalten Sie einen klaren Schnitt ohne unnötigen Staub und Materialverlust.
4. Brandschutz
Alle beim Schneiden verwendeten Komponenten sind feuer- und explosionsgeschützt, auch aufgrund niedriger Temperaturen. Beim Schneiden werden keine brennbaren Stoffe verwendet, was das Arbeitsrisiko deutlich reduziert.
5. Keine Verschmelzung des Materials
Diese Eigenschaft folgt auch aus der Schnitttemperatur. Beim Schneiden brennt das Material weder in den angrenzenden Bereichen noch direkt am Schnitt, was besonders bei der Bearbeitung von Metallen wichtig ist.
6. Mehrzwecknutzung
Beim Wasserstrahlschneiden können sowohl 200 mm Stahlblech als auch viele dünne Bleche übereinander gestapelt werden. Das spart Zeit und steigert die Produktivität.
Zu den Nachteilen zählen die hohen Kosten für Verbrauchsmaterialien (nämlich Sand) und die begrenzten Ressourcen des Schneidkopfes und einiger anderer Komponenten der Maschine. Die Wasserstrahlschneidmaschine besteht aus einer Pumpe (mehrere), in die Wasser mit einem Druck von bis zu 4000 bar eingespritzt wird, einer Düse, einer Mischkammer und einer zweiten Hartmetalldüse.
So funktioniert Wasserstrahlschneiden:
Mit Hilfe einer Pumpe wird Wasser mit einem Druck von bis zu 4000 bar eingepumpt;
