¿Qué materiales se utilizan habitualmente para los cuerpos de las herramientas CNC?
Los materiales para herramientas de uso común incluyen acero para herramientas, acero de alta velocidad, carburo, cerámica y materiales para herramientas superduros. Actualmente, los materiales para herramientas más utilizados son el acero de alta velocidad y el carburo.
Acero rápido
El acero rápido es un acero para herramientas de alta aleación que contiene más elementos de aleación como tungsteno, cromo y vanadio, y tiene buenas propiedades generales. Su resistencia y tenacidad son las más altas entre los materiales de herramientas existentes. El proceso de fabricación del acero de alta velocidad es simple y es fácil pulir bordes afilados. La cantidad de deformación causada por la forja y el tratamiento térmico es muy pequeña y todavía juega un papel dominante en la fabricación de herramientas complejas, como brocas helicoidales, machos de roscar, brochas, herramientas dentadas y herramientas de conformado.
El acero rápido se puede dividir en acero rápido ordinario y acero rápido de alto rendimiento.
El acero rápido común, como el W18Cr4V, se utiliza ampliamente para fabricar diversas herramientas de corte complejas. Su velocidad de corte generalmente no es demasiado alta y es de 40 a 60 m/min cuando se corta acero común.
El acero de alta velocidad de alto rendimiento, como el W12Cr4V4Mo, se funde añadiendo algo de contenido de carbono, contenido de vanadio, cobalto, aluminio y otros elementos al acero de alta velocidad ordinario. Su durabilidad es entre 1,5 y 3 veces mayor que la del acero rápido ordinario.
El acero rápido pulvimetalúrgico es un tipo de acero rápido introducido en el mercado en la década de 1970. Su resistencia y tenacidad aumentan entre un 30% y un 40% y entre un 80% y un 90% respectivamente, y su durabilidad se puede aumentar entre 2 y 3 veces. En la actualidad, nuestro país aún se encuentra en etapa de investigación experimental, y son muy pocos los que se producen y utilizan.
Metales duros
Según GB 2075-87 (consulte la norma 190), se puede dividir en tres categorías: P, M y K. El carburo cementado tipo P es Se utiliza principalmente para procesar materiales negros de viruta larga, con el azul como símbolo. La clase M se utiliza principalmente para procesar metales ferrosos y no ferrosos y está marcada en amarillo, también conocida como carburo general. La clase K se utiliza principalmente para procesar materiales negros, no ferrosos y no metálicos con virutas cortas y está marcada en rojo. .
p, m, k (los números arábigos detrás indican su rendimiento y la carga o condiciones de procesamiento durante el procesamiento. Cuanto menor sea el número, mayor será la dureza y peor la tenacidad.
El grado P es equivalente a la broca de tungsteno y titanio original nacional, el componente principal es WC+TiC+Co, el código YT
El grado K es equivalente a la broca de tungsteno original china, el componente principal es. WC+Co, código YG
El tipo M es equivalente a la aleación de tungsteno, titanio, tantalio y cobalto original de mi país, el componente principal es WC+TiC+TaC(NbC)+Co, nombre en clave YW
Introducción a las herramientas de tres capas
Las herramientas recubiertas son un nuevo tipo de material para herramientas que ha surgido en los últimos 20 años. Es un avance importante en el desarrollo de materiales para herramientas y una medida eficaz para hacerlo. resuelve la contradicción entre dureza, resistencia al desgaste y resistencia y tenacidad de los materiales de las herramientas. Se obtiene recubriendo una capa de compuestos metálicos refractarios altamente resistentes al desgaste sobre algunos sustratos de herramientas de carburo o acero de alta velocidad. Los materiales de recubrimiento comúnmente utilizados incluyen TiC, TiN y Al2O3 se utilizaron por primera vez en aleaciones duras a principios de la década de 1970. Después de recubrir el sustrato de aleación con una capa de carburo de titanio, la velocidad de corte del carburo cementado ordinario aumentó de 80 m/min a 180 m/min. , apareció nuevamente el carburo cementado de doble capa de carburo de titanio-alúmina, aumentando la velocidad de corte a 250 m/min. En 1981, apareció nuevamente el carburo cementado de tres capas de carburo de titanio-óxido de aluminio-nitruro de cobalto, y la velocidad de corte se incrementó a. 300 m/min.
El recubrimiento de la herramienta sobre el sustrato de acero de alta velocidad es principalmente estaño, que generalmente se usa en herramientas complejas, como taladros. grifos, fresas y fresas El espesor del recubrimiento es de varias micras y la dureza del recubrimiento puede alcanzar 80 HRC, lo que equivale a la dureza del carburo ordinario. La durabilidad se puede aumentar de 2 a 5 veces y la velocidad de corte puede ser. aumentado en un 20% -40%.
El recubrimiento de carburo cementado es una capa de varias micras de espesor sobre un sustrato de carburo resistente. Compuestos metálicos refractarios de alta resistencia al desgaste de más de diez micras. el carburo cementado producido por la fábrica nacional de carburo cementado de Zhuzhou puede alcanzar los 9? m y la dureza de la superficie puede alcanzar los 2500. -4200HV
En la actualidad, se está desarrollando la investigación y promoción de herramientas recubiertas en los países desarrollados. Suecia, que ocupa la posición de liderazgo, utiliza entre el 70% y el 80% de las plaquitas de carburo recubiertas en torneado. Sin embargo, las herramientas recubiertas no son adecuadas para procesar aleaciones de alta temperatura, aleaciones de titanio. y materiales no metálicos, ni son adecuados para el mecanizado en bruto de piezas fundidas forjadas con inclusiones de arena y piel dura.
Herramientas
Las herramientas de diamante se dividen en herramientas de diamante natural y herramientas de diamante artificial.
Los diamantes naturales tienen la mayor dureza y conductividad térmica C entre los materiales naturales. Sin embargo, debido a su alto precio y dificultad de procesamiento y soldadura, rara vez se utilizan en la industria, excepto para algunos fines especiales (como piezas de relojes de precisión, iluminación y). grabado de joyería). Con el desarrollo de alta tecnología y procesamiento de ultraprecisión. Por ejemplo, se pueden procesar piezas micromecánicas, reflectores en campos de alta tecnología como reactores nucleares, giroscopios de navegación en misiles o cohetes, chips de discos duros de computadoras, cañones de electrones aceleradores y otras piezas de ultraprecisión. requisitos anteriores. En los últimos años, el desarrollo del mecanismo químico de diversas herramientas de diamante para rectificado y la tecnología de soldadura fuerte en atmósfera protectora ha facilitado el proceso de fabricación de herramientas de diamante natural. Por lo tanto, el diamante natural juega un papel importante en el campo de aplicación de alta tecnología del corte de espejo de ultraprecisión.
Después de utilizar tecnología de alta temperatura y alta presión para sintetizar artificialmente polvo de diamante en la década de 1950, en la década de 1970 se produjo diamante policristalino (PCD) para herramientas a base de diamante. Los granos de PCD están dispuestos en un orden inadmisible y no tienen direccionalidad, por lo que la dureza es uniforme. Tiene alta dureza y conductividad térmica, así como un bajo coeficiente de expansión térmica. Alto módulo elástico y bajo coeficiente de fricción, la hoja es muy afilada. Se puede utilizar para agregar diversos metales no ferrosos y materiales no metálicos de alto rendimiento, como aluminio, cobre, magnesio y sus aleaciones, carburo cementado, materiales plastificados de fibra, materiales compuestos de matriz metálica, materiales compuestos de madera, etc.
Las características de rendimiento de los tres principales materiales de herramientas de diamante: PCD, película gruesa CVD y diamante monocristalino artificial son las siguientes: PCD tiene la mayor soldabilidad, rectificabilidad mecánica y tenacidad a la fractura, resistencia al desgaste y resistencia al corte. La calidad de la hoja es media y la resistencia a la corrosión es la peor. La película gruesa CVD tiene la mejor resistencia a la corrosión, rectificabilidad mecánica media, calidad de borde media, tenacidad a la fractura y resistencia al desgaste y mala soldabilidad. El filo de corte de diamante monocristalino artificial tiene la mejor calidad, resistencia al desgaste y resistencia a la corrosión, y la peor soldabilidad, rectificabilidad mecánica y tenacidad a la fractura.
Las herramientas de diamante son materiales ideales para cortar aleaciones de aluminio a altas velocidades (2500~5000 m/min). Sin embargo, debido a la afinidad entre el carbono y el hierro, especialmente a altas temperaturas, no son adecuadas para cortar. Piezas de hierro y sus aleaciones.
Nitruro de boro pentacúbico
El nitruro de boro cúbico (CBN) es un material puramente sintético. Se trata del segundo material superduro, el micropolvo de CBN, que se sintetizó a finales de los años 50 utilizando un método similar al utilizado para fabricar diamantes. Debido al bajo rendimiento de sinterización del CBN, hasta la década de 1970 no se produjeron aglomerados de nitruro de boro cúbico (nitruro de boro cúbico policristalino PCBN), que están compuestos de polvo fino de CBN y una pequeña cantidad de fase aglutinante (Co, Ni o TiN, TiC o Al2O3) se sinteriza a alta temperatura y alta presión. El CBN es una fase densa de nitruro de boro, con alta dureza (solo superada por el diamante) y resistencia al calor (1300, 1500 grados), excelente estabilizador químico (mucho mejor que el diamante) y conductividad térmica, y bajo coeficiente de fricción. PCBN tiene baja afinidad con los elementos de la familia Fe y es un material de herramienta ideal para el corte a alta velocidad de metales ferrosos.