Высокоскоростное точение керамикой

Нитрид кремния (Si₃N₄) имеет высокую стойкость к образованию трещин и хорошее сопротивление к окислению. Это лучшее решение в черновой обработке материалов на основе железа.

Вообще, пластины из керамики имеют хорошую стойкость и являются средством для достижения высокой производительности по сравнению с твердосплавными пластинами при определенных условиях.

            В каких случаях лучше использовать керамические пластины?

            Общепринято и справедливо считается, что керамические пластины следует применять для обработки каленых материалов. Например, при беспрерывном точении чугуна и прошедших термообработку материалов рекомендуется использовать керамику на основе оксида алюминия. А пластины на основе нитрида кремния лучше стоят при черновой обработке чугуна и высокоскоростной обработке жаропрочных материалов на основе Никеля. Теперь подробнее:

Керамика на основе оксида алюминия применяется для высокоскоростной обработки закалённой стали благодаря превосходному сопротивлению к окислению и к температурной стабильности. TaeguTec имеет несколько видов таких керамических сплавов. Например, АВ30 (рис.2) применяется для точения сталей, таких как углеродистые и низколегированные. АВ20 (рис.3) для высоколегированных материалов и сталей с высокой твёрдостью. ТВ650 (CBN) сплав,  который рекомендуется для обработки только закаленных сталей. На диаграмме (рис.1) схематически показана область применения рассмотренных керамических пластин в зависимости от обрабатываемого материала и его твёрдости. Благодаря высокой твердости и стойкости к окислению сплав AB20  подходит для механической обработки сверхтвердых материалов типа  CrMoNi и инструментальных сталей.

 

 Рис.1

Как правило, действительно лучшим решением в высокоскоростной обработке чугуна являются керамические пластины за счет высокой твёрдости и умеренной вязкости. Керамический сплав из чистого оксида алюминия AW20 (рис.4) лучше всего применять в высокоскоростной обработке чугунных деталей типа цилиндр. Обладая превосходной стойкостью к окислению и температурной стабильностью, этот материал значительно превосходит по этим параметрам аналогичные сплавы конкурентов. Керамика же на основе нитрида кремния (AS500 и AS10 (рис.5)) имеет шикарное сопротивление к выкрашиванию и умеренную твёрдость. Поэтому данные сплавы рекомендуют использовать для черновых операций в токарной обработке чугуна. Например, для производства таких деталей, как чугунный автомобильный диск и фрезерование блока цилиндров.

Высокопроизводительную обработку жаропрочных сталей, а так же материалов на основе никеля лучше всего осуществлять керамическими пластинами. Данный тип материалов очень тяжел в обработке и его обычно применяют в аэрокосмической отрасли. Керамику на основе нитрида кремния (AS20) рекомендуют для высокоскоростной обработки точением и фрезерованием Инконеля 718. Данный сплав имеет высокую стойкость к выкрашиванию и умеренную температурную стабильность.

            Какие преимущества в использовании керамики TaeguTec?

Керамические сплавы обеспечивают высокую производительность и значительно сокращают затраты на инструмент по сравнению с твердосплавными пластинами.

 

Если говорить об опыте применения таких материалов в промышленности, то следует рассмотреть следующие примеры:

Очень хороший результат в обработке цилиндров показывает сплав AW20 (AW1030). Он демонстрирует высокую стойкость по сравнению с другими сплавами и оставляет после обработки хорошее качество поверхности. Полноценный пример показан на рисунке 6. Стойкость сплава AW 1030 вдвое превышает стойкость пластины конкурента (А1). Сплав AW1030 – керамика из чистых оксидов с PVD TiAlN покрытием и специально подготовленной кромкой, за счет чего достигается превосходная стойкость пластины. Данная разработка запатентована.

Для высокоскоростного точения чугунных дисков лучше всего подходит сплав AS500. Он имеет высокую твёрдость, и к тому же хорошую стойкость к выкрашиванию благодаря специальному дизайну и новой технологии изготовления. Надежность этого сплава была подтверждена большим количеством производственных испытаний по всему миру. Рисунок 7 показывает керамические пластины после точения дисков. Сплав AS500 имеет стойкость на 30% выше, чем у ближайшего по качеству конкурента со сходным составом сплава.

            Благодаря сочетанию двойной альфа/бета фазы сплава SiAlON и кристаллической связки мы получаем великолепную стойкость инструмента. Альфа фаза сплава SiAlON обеспечивает хорошую износостойкость, а бета фаза увеличивает устойчивость к выкрашиванию. В сумме эти свойства обеспечивают высокую производительность по сравнению с любыми конкурентами в операции точения диска.

Керамические пластины – хороший выбор для чернового точения валков на основе железа с высокой твёрдостью, особенно из быстрорежущей, высокохромистой или никельсодержащей сталей. Сплав AS500 рекомендуют для чернового точения, в то время как АВ20 применяется для чистовой обработки чрезвычайно твёрдых валков. К примеру, черновое точение валков показано на рисунке 8. На нём видно, что у сплава AS500 стойкость на 40% выше, чем у сплава конкурента на основе SiN. Чистовое точение показано на примере испытания на рисунке 9. Сплав АВ20 имеет превосходную стойкость на финишных операциях быстрорежущих валков.

Компания TaeguTec изготавливает уникальные и высококачественные металлорежущие керамические пластины для различных операций, таких как высокоскоростное точение блоков цилиндров или обработка большими пластинами твердосплавных валков. Сплав на основе SiAlON AS500 является новейшей разработкой для высокоскоростного точения чугунных дисков, бандажей подшипников и чернового точения железосодержащих валков. PVD сплав AW11030 лучшее решение в беспрерывном точении серого чугуна. В то время как сплав PVD AB2010 имеет высокую стойкость инструмента, по сравнению с конкурентом, в скоростном точении закалённых сталей. Рекомендуемые сплавы и режимы резания показаны в таблице 4.