2018 RU Надежные решения из твердых сплавов · 2020-05-18 · 4 AR ATERIA UTI CERATIZIT 5–6 5 6 7–17 7 8 9 10–13 14–17 18–33 19–21 22–27

Надежные решения из твердых сплавов

CERATIZIT — группа высокотехнологичных компаний, специализирующихся на инструментальных технологиях и технологиях твердых материалов.

2018 RU

www.ceratizit.com

3

HARD MATERIAL SOLUTIONS BY CERATIZIT

Продукция премиум-класса

CERATIZIT предлагает только самые лучшие изнашиваемые детали, отвечающие конкретной области применения. Мы предлагаем решения, точно соответствующие вашим потребностям. Вам нужен эксперт, способный воплотить ваши требования в разработанных по индивидуальному проекту и стандартных изделиях? Hard Material Solutions by CERATIZIT предлагает лучший выбор передовых инструментальных решений, позволяющих создать дополнительную ценность вашей продукции.

ЭФФЕКТИВНОСТЬ. ТОЧНОСТЬ. НАДЕЖНОСТЬ.

Наши решения основаны на неизменно однородной и воспроизводимой структуре твердого сплава, гарантирующей высокие эксплуатационные характеристики, стабильность и прочность инструментов в течение всего срока службы.

Например, сплавы CF, разработанные для изготовления инструментов, отвечают самым строгим требованиям к коррозионной стойкости, износостойкости и оптимально отвечают вашим потребностям. Данное решение ценится производителями инструмента во всем мире.

Гарантируя высокие результаты независимо от области применения, Hard Material Solutions by CERATIZIT — это партнер, который учитывает требования заказчиков, помогает выбрать оптимальное решение для конкретного технологического процесса и предоставляет индивидуализированные услуги по обучению.

CERATIZIT предлагает своим заказчикам доступ к знаниям в области материалов, заготовок и готовой продукции. Наши опытные эксперты используют свои богатые знания для создания индивидуальных решений, обеспечивающих максимальную эффективность и повышающих ценность вашей продукции.

БОЛЬШЕ ЧЕМ ПРОСТО ИЗНОСОСТОЙКИЕ ДЕТАЛИ

Глубокие знания в области планирования, навыки проектирования и опыт в области технологического проектирования — это три аспекта, благодаря которым вы получаете именно то решение, которое вам нужно.Постоянно инвестируя в инновации, CERATIZIT разрабатывает перспективные технологии в области механической обработки и твердых сплавов, обеспечивающие ваше конкурентное преимущество. Одно всегда остается неизменным: вы не просто наш заказчик, а партнер.

С уважением,Команда Hard Material Solutions by CERATIZIT

ПРОДУКЦИЯ ПРЕМИУМ-КЛАССА

4

www.ceratizit.comHARD MATERIAL SOLUTIONS BY CERATIZIT

5–656

7–17789

10–1314–17

18–3319–2122–2728–29

3031

31–3233

34–3935

35–37373839

40–494041

42–4344–45

4647

48–49

CERATIZIT GroupФакты и цифрыПроизводственные объекты

Содержание

СОДЕРЖАНИЕ

Твердый сплавПочему твердый сплав?Что такое твердый сплав?Примеры различных областей применения твердого сплаваПроизводство твердого сплаваПримеры марок твердого сплава-свойства

Механическая обработка твердого сплаваШлифование твердого сплаваЭлектроэрозионная обработкаФрезерование твердого сплаваТвердое точениеПескоструйная обработкаПолированиеПокрытия

Способы соединенияРазличные способы соединенияПайка твердым припоемСоединение с помощью винтовСклеиваниеГорячая посадка

Выбор марки твердого сплаваВыбор марки твердого сплаваКритерии выбора марки – пример для инструментов и штамповМарки твердого сплаваОбзор марокПримеры примененияВыбор марки – таблица примененияРуководство по правильному выбору марки

www.ceratizit.com

5


Уже более 95 лет, компания CERATIZIT лидирует в разработке исключительно твердых материалов для режущего инструмента и защиты от износа.

Мы — частная компания, базирующаяся в Мамере, Люксембург, которая разрабатывает и производит узкоспециализированные твердосплавные режущие инструменты, вставки и стержни из твердых материалов, а также износостойкое детали.

CERATIZIT Group лидирует на глобальном рынке по нескольким направлениям производства износостойких деталей. Мы успешно разрабатываем новые марки твердого сплава, металлокерамики и керамики для деревообработки, металлообработки и работы с камнем.

CERATIZIT Group

Факты и цифры

> 9000сотрудников

> 200научно-исследовательских сотрудников

1 штаб-квартираМамер (Люксембург)

> 100000продуктов

> 10наград за инновации

> 1000патентов и зарегистрированных промышленных образцов

30 %продуктов разработаны за последние 5 лет

34производственных объекта

> 70дочерних компаний по продажам

ФАКТЫ И ЦИФРЫ

6


ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ОБЪЕКТЫ

Производственные объектыЧетыре завода CERATIZIT Group специализируются на разработке и изготовлении продукции для защиты от износа.

Мамер (Люксембург)Штаб-квартира CERATIZIT Group расположена в Мамере (Люксембург). Сегодня на заводе в Мамере работает более 1150 сотрудников. Основным направлением деятельности предприятия являются решения для промышленной защиты от износа, механической обработки дерева и камня, а также вставки и инструменты.

Альсерио (Италия)Компания CERATIZIT Como, прежде носившая название Aldap, имеет около 180 сотрудников и является центром передовых технологий в области формования металлов CERATIZIT Group. Ассортимент продукции завода в Альсерио включает себя высокоэффективные инструменты для холодного формования, а также инструменты для изготовления крепежных деталей и гвоздей.

Эмпфинген (Германия)На заводе в Эмпфингене трудится около 400 сотрудников, которые занимаются разработкой, конструированием, изготовлением и продажей твердосплавных изделий для сектора износостойких деталей, а также отрасли производства инструментов и штампов.

Хитцаккер (Германия)Завод в Хитцаккере был основан в 1985 году и сегодня численность его сотрудников составляет около 50 человек. CERATIZIT Hitzacker GmbH специализируется на производстве твердосплавных пластин и заготовок для формования металлов. На этом производственном объекте в основном изготавливаются отдельные детали и небольшие партии с короткими сроками поставки.

www.ceratizit.com

7


ТВЕРДЫЙ СПЛАВ \ ПОЧЕМУ ТВЕРДЫЙ СПЛАВ?

Почему твердый сплав?Ежегодно к твердосплавным инструментам предъявляются все более высокие требования. Причиной этого является конкуренция, с которой мы сталкиваемся и которая становится все более жесткой вследствие процессов глобализации. Постоянно растущее количество конкурентов, некоторые из которых расположены в странах с низким уровнем оплаты труда, выходят на традиционные рынки, вытесняя существующих изготовителей инструментов.

Чтобы сохранять конкурентоспособность, нужно предлагать технически совершенные инструменты, обеспечивающие высокую производительность и непревзойденное качество.

Высокоэффективные инструменты должны иметь длительный и прогнозируемый срок службы. Всем этим требованиям удовлетворяет только один материал — высококачественный твердый сплав.

Он обеспечивает длительный и прогнозируемый срок

службы инструмента, благодаря своему постоянному и однородному качеству.Правильное проектирование инструментов в сочетании с выбором оптимального материала дает нужный ответ на глобальную конкуренцию. Сотрудничество с эффективными поставщиками позволяет всем нашим заказчикам быть оптимально подготовленными к требованиям рынка.

CERATIZIT — это ваш надежный партнер в области твердосплавных материалов.

8


Твердый материал обеспечивает необходимую

▲ Твердость▲ Износостойкость

Связующий металл обеспечивает

▲ Прочность

Микрофотография твердого сплава (WC-Co)

Критерии, имеющие значение применения

▲ Износостойкость, твердость▲ Прочность на сжатие▲ Ударная прочность▲ Прочность на изгиб▲ Трибологические свойства▲ Удельный вес▲ Магнитные свойства▲ Модуль упругости, жесткость▲ Тепловые свойства▲ Коррозионная стойкость, устойчивость к окислению▲ Прочность

Изно

сост

ойко

сть

Вязкость на излом

Кубический боронитрид - Эльбор (CBN)

Металлокерамика

Природный алмазПоликристаллический алмаз (PCD), покрытие

Керамика (O)Керамика (N)

Твердый сплав

фаза твердого материала

фаза твердого материала

фаза связующего металла

Что такое твердый сплав?Термин «твердый сплав» в целом относится к группе материалов, отличающихся высокой твердостью и высокими металлическими свойствами. Первые твердые сплавы были разработаны в 1921 году. Они были достаточно простыми и в основном применялись в токарной обработке.

Металлический блеск и относительно хорошая электро- и теплопроводность отличает эти материалы от неметаллических твердых материалов, которые применялись в качестве абразивов задолго до изобретения твердых сплавов.

Твердый сплав — это двухфазный материал, полученный методом порошковой металлургии, который состоит из фазы твердого материала и фазы связующего металла.

Твердый материал обеспечивает необходимую твердость (износостойкость), а связующий металл обеспечивает соответствующую прочность.

Благодаря различным возможностям сочетания содержания связующего металла и размера зерна твердый сплав охватывает широкий спектр областей применения (также см. график ниже). Твердые сплавы, широко применяемые для производства инструментов и штампов, изготовлены из карбида вольфрама (твердый материал) и кобальта (связующий металл).Это сочетание обеспечивает наилучшие физические и механические свойства.

Области применения различных твердых материалов

ТВЕРДЫЙ СПЛАВ \ ЧТО ТАКОЕ ТВЕРДЫЙ СПЛАВ?

www.ceratizit.com

9


ТВЕРДЫЙ СПЛАВ \ ПРИМЕРЫ РАЗЛИЧНЫХ ОБЛАСТЕЙ ПРИМЕНЕНИЯ ТВЕРДОГО СПЛАВА

Примеры различных областей применения твердого сплава

Форсунки для водоструйной резки Стержни и заготовки

Общее формование металлов Блок для электроэрозионной обработки

Нитрид кремния Червячные фрезы

10


ПРОИЗВОДСТВО ТВЕРДОГО СПЛАВА \ ПРОИЗВОДСТВО ПОРОШКА

Производство твердого сплаваТехнологический процесс производства твердого сплава имеет большое влияние на качество конечного продукта. Производство твердого сплава возможно только с использованием порошковой металлургии. На различных этапах процесса производства должны быть устранены все риски, связанные с посторонними примесями.

Производство порошкаТехнологический процесс производства карбида вольфрама начинается с добычи вольфрамовой руды. На первых этапах отделения и обработки получают высокочистый кристаллический продукт, паравольфрамат аммония (APT).

Путем дальнейшего отжига в вакууме получают синий оксид вольфрама W2O5. Отжиг в воздушной среде позволяет получить желто-зеленый оксид вольфрама WO3. При температуре от 800 до 1000 °C оксид вольфрама восстанавливается до чистого вольфрамового порошка. Для производства карбида вольфрама применяется процесс науглероживания. С этой целью порошок вольфрама смешивают с сажей или графитом, нагревая смесь до температуры от 1500 до 2000 °C. Порошок, используемый в дальнейшем, состоит из различных порошков карбида, связующих металлов, уплотняющих добавок, а также других добавок, которые могут быть измельчены до требуемого размера зерна в различные периоды времени; в дальнейшем они гранулируются путем распылительной сушки.

Оксид вольфрама

Вольфрам

Карбидвольфрама

Восстановление

Науглероживание

Co (NI, Fe)

TiC, TaC, NbC

Cr3C2, VC, MoC

Смешивание / измельчение

Грануляция

Гранулят порошка карбида вольфрамаПроизводство порошка

www.ceratizit.com

11


ПРОИЗВОДСТВО ТВЕРДОГО СПЛАВА \ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЕ ФОРМОВАНИЕ

Предварительное формованиеПредварительное формование выполняется с помощью различных методов прессования и формования, таких как:

▲ Прямое прессование Для прессования порошка в его окончательную

форму применяется специальный прессовочный штамп.

▲ Прессование по методу «мокрого мешка» с формованием

Резиновые трубки в стальных кожухах заполняют

порошком, а затем устанавливают в холодный изостатический пресс, который затем преобразовывает порошок в цельные заготовки. Последующий процесс формования обеспечивает получение окончательной формы.

▲ Экструзия Этот метод используется для производства

таких деталей, как прутки или пластины. Пластифицированный порошок продавливают через формующую головку, а затем разрезают.

Заготовки

Спекание

Изостатическое прессование (холодное)Прессование штампом

Дополнительно: механическая обработка заготовок

Чистовая обработка

Предварительное формование

Спекание

12


ПРОИЗВОДСТВО ТВЕРДОГО СПЛАВА \ СПЕКАНИЕ

После прессования

После спекания

Температура спекания

= TS

Нагревание

ОхлаждениеГотовый твердый сплав

Большой и средний размер зерен

и избирательный рост зерен

Температура спекания = TS (растворимость карбида вольфрама в кобальте при 1250 °C: 22 % по весу!)

Этапы спекания

Усадка при спекании

Несмотря на принятие мер по недопущению посторонних примесей на различных этапах обработки, определенной остаточной пористости в твердом славе все же не удается полностью избежать. Это может иметь сильные негативные последствия, особенно при производстве инструментов и штампов, в частности, когда поры возникают при электроэрозионном вырезании или на внешней/боковой поверхности пуансонов.Применение метода горячего изостатического прессования (HIP) позволяет в значительной степени устранить остаточную пористость. Твердый сплав опять нагревают до температуры спекания и помещают в среду инертного газа под давлением 1000 бар. Это приводит к пластической деформации твердого сплава, который расширяется в поры, вследствие чего они закрываются.Другой метод представляет собой сочетание спекания

Спекание, горячее изостатическое прессование (HIP), спекание-горячее изостатическое прессование (HIP)Твердые сплавы приобретают свои фактические свойства во время процесса спекания. При выполнении данного процесса материал нагревают примерно до 1500 °C, и кобальт становится жидким.

Структура материала уплотняется за счет «обволакивания» кобальтом зерен карбида вольфрама. Частицы сжимаются на 20–25 % в зависимости от структуры и содержания кобальта.Поэтому для производства заготовок требуется большой опыт, чтобы конечный продукт имел правильные размеры.Несмотря на все технические возможности, спекание твердого сплава — это процедура, требующая глубоких знаний, и она имеет большое влияние на качество конечного продукта.

Нагревание

Заготовка Температура спекания < TS

www.ceratizit.com

13


ПРОИЗВОДСТВО ТВЕРДОГО СПЛАВА \ ЧИСТОВАЯ ОБРАБОТКА

и горячего изостатического прессования (HIP). При этом обработка в среде инертного газа под давлением осуществляется сразу после спекания. Достаточное уплотнение достигается при давлении 100 бар.Кроме того, партия содержит образцы для испытаний, которые соответствуют партии порошка в сочетании с процессом спекания. Данные образцы используются для проведения следующих испытаний:

▲ Испытание твердости▲ Испытание плотности▲ Измерение коэрцитивной силы▲ Анализ структуры и пористости

После проведения тщательных испытаний принимается решение о соответствии испытанных образцов требованиям технических условий и возможности отгрузки продукции.

Чистовая обработкаОсновными методами механической обработки твердосплавных деталей, полученных методом спекания, является:▲ Шлифование▲ Электроэрозионная обработка Электроэрозионное прошивание Электроэрозионное вырезание

Данные методы будут подробно рассмотрены со страницы 18 данного документа и далее.

Чистовая обработка, наиболее часто используемые методы

Шлифование

Электроэрозионное вырезание

Электроэрозионное прошивание

14


10µm

10µm

10µm

0 5 10 15 20 25 30

3000

2500

2000

1500

1000

500

4500

3500

4000

3000

2500

2000

15000 5 10 15 20 25 30

25

20

15

10

5

00 5 10 15 20 25 30

CF-S12Z

CF-F35Z

CF-20HP

CF-H25S+

CF-S18Z

CF-H40S+

CF-S18ZCF-H40S+

CF-F35Z

CF-20HP

CF-H25S+

CF-S12Z

CF-20HP

CF-F35Z

CF-H40S+

CF-S18Z

CF-H25S+

CF-S12Z

МАРКИ ТВЕРДОГО СПЛАВА \ ПРИМЕРЫ – СВОЙСТВА

Примеры марок – свойства

Co [%]

Co [%]

Co [%]

Знач

ение

K1C

[МПа

* м1/

2 ]Тв

ердо

сть

[HV3

0]

Субмикронное зерно

Мелкое / среднее зерно

Крупное зерно

Проч

ност

ь на

изг

иб [М

Па]

Субмикронное зерно

Мелкое / среднее зерно

Крупное зерно

www.ceratizit.com

15


МАРКИ ТВЕРДОГО СПЛАВА \ СВОЙСТВА ТВЕРДОГО СПЛАВА

Сопла для гидроабразивной резки

Тип воздействия▲ Износ▲ Коррозия

Марка твердого сплава▲ Очень высокая твердость: 2650 HV30

▲ Небольшой размер зерна: < 0,5 мкм▲ Низкое содержание Co 0,4 %▲ Коррозионная стойкость при добавлении Cr3C2

Микросверление Тип воздействия▲ Износ▲ Изгиб

Марка твердого сплава▲ Поперечная прочность на разрыв (TRS): > 4000 МПа▲ Небольшой размер зерна: < 0,5 мкм + VC▲ Низкое содержание кобальта ~ 8,5 %▲ Высокая износостойкость: 1930 HV30

Горячая прокатка Тип воздействия▲ Износ вследствие истирания▲ Застойная зона▲ Ударная нагрузка

Марка твердого сплава▲ Ударная вязкость Содержание Со 20 %▲ Хорошая износостойкость: 1030 HV30

▲ Средний, крупный или очень крупный размер зерна

Твердость (износостойкость)

Прочность на изгиб

Свойства твердого сплава в зависимости от содержания кобальта и размера зерна карбида вольфрама

Твердость Содержание кобальта ↓ ↓ размер зерна ↓ ↓

Прочность на изгиб Содержание кобальта ↑ ↑ Размер зерна ↓ ↓

Прочность Содержание кобальта ↑ ↑ Размер зерна ↑ ↑

Прочность

16


0,00001

0,00010

0,00100

0,01000

0,10000

1,00000

10,00000

100,00000

-500 -250 0 250 500

МАРКИ ТВЕРДОГО СПЛАВА \ СВОЙСТВА

Из-за хрупкости и твердости однородность материала имеет большое значение в контексте прочности на изгиб и однородного износа материала.

Коррозионная стойкостьКоррозионная стойкость — это свойство, которое необходимо учитывать особенно при изготовлении инструментов и штампов. Из-за неоднородности структуры твердого сплава, возникающей вследствие коррозии, связующий металл удаляется из структуры. Исключительный случай истощения связующего металла показан на следующих фотографиях. Это может возникать не только при механической обработке (электроэрозионное вырезание в диэлектрике, шлифование с использованием эмульсии), но и в процессе применения (коррозионно-активные смазки).

Пример поры, которая привела к образованию субмикронных трещин в твердом сплаве, который не прошел горячее изостатическое уплотнение => прочность на изгиб (TRS) на 30 % меньше

Пример истощения кобальта на поверхности вследствие коррозии

Уменьшенная склонность к коррозии

Скор

ость

кор

рози

и Пл

отно

сть

тока

[мкА

/см

2 ]

Потенциал [мВ]

Графики измеренного потенциала в зависимости от плотности тока

Уменьшается в 80 раз!

Стандарт

Марки CF

www.ceratizit.com

17


▶

▶

МАРКИ ТВЕРДОГО СПЛАВА \ СВОЙСТВА

График: технологическая цепочка

Стабильность кромкиППричина недостаточной стабильности кромки изношенного инструмента может быть установлена только экспертами, имеющими богатый опыт в данной области. Твердый сплав с высокой твердостью может иметь недостаточную прочность на изгиб, вследствие чего под воздействием высоких динамических нагрузок на режущие кромки может происходить их обламывание. При использовании твердого сплава с недостаточной твердостью могут возникать деформации режущих кромок, демонстрирующие схожую картину отказа.Неоднородность структуры твердого сплава также может привести к локальному откалыванию материала.

Склонность к прилипаниюПомимо марки твердого сплава склонность к прилипанию (слипанию) режущего материала в значительной степени зависит от материала, подвергаемого резке, качества поверхности инструмента, зазора при резке, геометрии инструмента и применяемой смазочной жидкости.

Типичный штамп для ротора/статора

Эрозия

Шлифование, повторное шлифование

Чистка

Штамповка, гибка, формованиеНанесение

покрытия

Хранение

Транспортировка

Твердый сплав (CF)

18


МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ТВЕРДОГО СПЛАВА

Механическая обработка твердого сплаваМеханическая обработка карбида вольфрама имеет большое влияние на свойства и функциональные характеристики готовых инструментов. Качественное и надлежащее выполнение каждого этапа механической обработки позволяет значительно увеличить срок службы инструмента. В этом разделе описаны следующие технологии механической обработки: ▲ Шлифование▲ Электроэрозионная обработка

▲ Электроэрозионное вырезание▲ Электроэрозионное прошивание▲ Начальные отверстия▲ Фрезерование твердого сплава▲ Токарная обработка твердого сплава▲ Пескоструйная обработка▲ Полирование▲ Нанесение покрытия

www.ceratizit.com

19


МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ТВЕРДОГО СПЛАВА \ ШЛИФОВАНИЕ ТВЕРДОГО СПЛАВА

Шлифование твердого сплава

Выбор шлифовальных круговПри выборе шлифовальных кругов необходимо учитывать размер зерна, тип связки и концентрацию режущих зерен.

Размер зернаЧем больше абразивное зерно, тем:▲ выше усилия шлифования▲ короче срок службы шлифовального круга▲ хуже качество поверхности▲ выше температура шлифования

Концентрация режущих зеренКонцентрация режущих зерен является важным параметром для эльборовых (CBN) и алмазных шлифовальных кругов. Это значение указывает объемный процент эльборовых (CBN) или алмазных зерен на поверхности шлифовального круга.

Чем выше концентрация, тем:▲ выше усилия шлифования▲ больше срок службы шлифовального круга▲ лучше качество поверхности

0,80–1,20

0,40–0,70

0,20–0,35

0,16–0,18

0,06–0,14

Ra [м

км]

Ориентировочные значения для выбора шлифовальных кругов (алмазный шлифовальный круг на твердом сплаве)

Ориентировочные значения для выбора шлифовальных кругов (эльборовый (CBN) круг/сталь в сравнении с алмазным кругом/твердым сплавом)

Определение шлифования в соответствии с DIN 8589. Шлифование — это метод механической обработки, состоящий из различных операций резки. Шлифовальные круги в качестве режущих инструментов оснащены

геометрически неопределенными режущими кромками.Режущие кромки изготовлены из режущих материалов, которые имеют большую твердость, чем шлифуемые материалы.

Размер абразивных зерен

Эльборовый (CBN)

HSS 64 HRC

АлмазныйТвердый сплав

K20D301 Ra 2,10 –D213 Ra 1,41 –D181 Ra 1,12 Ra 0,53D91 Ra 0,50 Ra 0,33D54 Ra 0,33 Ra 0,16MD20 – Ra 0,05

Связка шлифовального кругаКак правило, используются следующие типы связок: синтетическая смола, металлическая связка полученная методом спекания, керамическая и гальваническая связки.

Чем тверже связка, тем:▲ выше усилия шлифования▲ не влияет на срок службы шлифовального круга▲ лучше качество поверхности▲ выше температура шлифования

Тонкая обработка

Чистовое шлифование

Грубое шлифование

Промежуточное шлифование

Предварительное шлифование

Шлифование твердого сплава

MD10MD16MD25MD40

D46D54

D64D76D91

D107D126

D151D181

20


МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ТВЕРДОГО СПЛАВА \ ВЫБОР СОЖ

В контексте смазывания большое значение имеет обеспечение подачи СОЖ в наиболее эффективную точку для обеспечения оптимального охлаждения. Если этого не происходит, может произойти повреждение твердого сплава.

НЕПРАВИЛЬНО

Возможно недостаточное охлаждение

Неправильная подача СОЖ

Оптимальная поверхность при правильном охлаждении

Правильная подача СОЖ

ПРАВИЛЬНО

Масло Эмульсия ВодаОхлаждающий эффект средний хороший хорошийСмазывающий эффект очень хороший средний недостаточныйКоличество необходимых контрольных мер небольшое, при большом объеме большое, постоянный контроль небольшоеКоличество процедур очистки большое, специальные установки среднее небольшоеВоздействие на окружающую среду высокое небольшое небольшоеСтоимость высокая средняя низкаяПотенциал коррозии низкий средний высокий

Выбор СОЖС точки зрения изготовителя твердых сплавов охлаждение во время процесса шлифования имеет самое большое значение. При выполнении шлифовальных операций должна всегда использоваться СОЖ.

Информация о выборе СОЖ

www.ceratizit.com

21


}}}

D301 50/60 300 – 250D251 60/70 250 – 212D213 70/80 212 – 180D181 80/100 180 – 150D151 100/120 150 – 125D126 120/140 125 – 106D107 140/170 109 – 90D91 170/200 90 – 75D76 200/230 75 – 63D64 230/270 63 – 53D54 270/325 53 – 45D46 325/400 45 – 38D35 400/500 40 – 32D30 500/600 32 – 25D25 30 – 20D20 – 25 – 15

МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ТВЕРДОГО СПЛАВА \ ВНУТРЕННЕЕ НАПРЯЖЕНИЕ \ ТАБЛИЦА ПРЕОБРАЗОВАНИЯ

Внутреннее напряжениеПри шлифовании твердого сплава в верхних слоях возникает внутреннее напряжение. Это может значительно влиять на поперечную прочность на разрыв в зависимости от поперечного сечения компонента.

Потребление тепла при недостаточном охлаждении Потребление тепла при достаточном охлаждении

Таблица преобразования

Таблица перевода для размеров зеренВозникновение напряжения при шлифовании твердосплавных компонентов

Напряжение, давление внутреннее напряжение растягивающее усилие

Алмазный, стандарт FEPA

Стандарт США(американская

шкала для измерения

частиц)

Алмазныйтвердый сплав

K20

Периферическая зона, близкая к поверхности

Периферическая зона на большей глубине

Материал основания

Окружающая среда

Шлифовальный круг

СОЖ

Стружка

Заготовка

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55%Окружающая среда

Шлифовальный круг

СОЖ

Стружка

Заготовка

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55%

22


МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ТВЕРДОГО СПЛАВА \ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННАЯ ОБРАБОТКА \ ПРОБЛЕМЫ И ИХ ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ

Проблемы, связанные с электроэрозионным вырезанием, и их устранениеПовреждение поверхностиВ целом, при обследовании любой поверхности, подвергнутой электроэрозионной черновой обработке или вырезанию выявляются следующие ситуации:

Зона 1

Зона 2

Зона 3

Поверхность твердого сплава, подвергнутая черновому вырезанию

Зона 1:При черновом вырезании обычно используется максимальная электрическая мощность и скорость подачи. Это приводит к образованию «белой зоны», содержащей смесь остатков различных материалов. Большая часть остатка, или оплавленного слоя, образована расплавленным материалом заготовки и проволоки. Глубина этой зоны составляет приблизительно 3–5 микрон.

В процессе электроэрозионной обработки проводящие материалы, такие как карбид вольфрама, подвергаются обработке в диэлектрике (вода или масло). Заготовка и фасонный инструмент являются электродами, между которыми происходят процессы высокочастотного разряда. Эти процессы возникают вследствие превышения напряжения пробоя между заготовкой и фасонным инструментом, которое определяется рабочим расстоянием и изоляционными свойствами диэлектрика. На рисунке справа показан принцип электроэрозионной обработки.

Существует два основных способа данной обработки:▲ Электроэрозионное вырезание▲ Электроэрозионное прошивание

Оба способа описаны в следующих пунктах.

Электроэрозионная обработка

Принцип электроэрозионной обработки

Зона 2:Кроме того, вследствие воздействия температуры приблизительно 15000 °C возникает еще одна зона сильного термического влияния, расположенная непосредственно под зоной 1 и имеющая глубину 9 мкм. Если не применить достаточное количество проходов чистовой обработки, чтобы полностью удалить зону 2, результатом может стать истощение кобальта в материале с катастрофическими последствиями. Более подробно этот вопрос будет рассмотрен позже.

Зона 3:Это неповрежденная зона твердого сплава, которая должна быть достигнута путем достаточного количества операций повторного вырезания, чтобы восстановить важные механические свойства карбида вольфрама. Крайне важно достичь этой зоны. Чтобы определить необходимое количество проходов, требуется большой опыт в области электроэрозионной проволочной обработки. При этом все задействованные работники должны помнить о наличии зон 1 и 2, а также необходимости их удаления.На рисунке слева четко проиллюстрирована описанная выше ситуация.

www.ceratizit.com

23



Поверхность, созданная достаточным количеством повторных операций вырезания

1) Klünsner 2016: эквивалентность усталостного ресурса твердого сплава (WC-Co), подвергнутого полировке и электроэрозионной обработке, достигнутая только с помощью жидкостно-абразивной обработки

Температурное воздействие, термические трещиныВысокая мощность генератора может создавать очень высокие температуры, которые не могут быть отведены из зоны обработки окружающим твердым сплавом. В сочетании с очень высокой скоростью подачи это приводит к плохим условиям промывки , возрастанию проводимости диэлектрика, а также растрескиванию и истощению кобальта.Более подробно это будет рассмотрено ниже. Такие трещины неприемлемы для практических целей, поскольку при первом же применении инструмента они начинают распространяться, что приводит к разрушению инструмента. Очень часто причина заключается в качестве твердого сплава.

Типичные термические трещины после чернового вырезания

Хорошее качество поверхности означает длительный срок службы инструмента. Однако для получения хорошего качества поверхности требуются значительные затраты!

Микрофотография поверхности твердого сплава (WC-Co) после начальной операции электроэрозионного вырезания в масле.1) (Ra= 1,3 мкм)

Сверхвысокое напряжение = 20,00 кВРабочее расстояние = 6,0 мм

Сигнал А = CZ BSDУвел. = 1000 крат

10 мкм

Сверхвысокое напряжение = 20,00 кВРабочее расстояние = 6,0 мм

Сигнал А = SE1Увел. = 1000 крат

10 мкм

Микрофотография поверхности твердого сплава (WC-Co) после девятой последовательной операции электроэрозионного вырезания в масле.1) (Ra= 0,06 мкм)

24



Примечательно, что коррозия также возникает на неэродированныхповерхностях вследствие электролиза. Это вызвано недостаточным контролем диэлектрика (очень загрязненный) в сочетании с вышеописанными электрохимическими процессами. Истощение кобальта невидимо без микроскопа. Диэлектрик, проникающий через микротрещины, растворяет кобальт, и количество связующего компонента на поверхности карбида вольфрама становится недостаточным. В результате вся зона воздействия полностью утрачивает свою стабильность, твердость и прочность. Для устранения этого повреждения данную поверхность необходимо отшлифовать. Большинство изготовителей штампов снимают слой толщиной от 0,3 до 0,5 мм.

На рисунке ниже показаны проявления точечного выкрашивания в поперечном сечении. Точечное выкрашивание связующего компонента вследствие электрохимического процесса, происходящего в диэлектрике, что приводит к разрушению поверхностей на глубину приблизительно 20 мкм.Результатом этого процесса является недостаточная прокачка разреза и в целом ряде случаев слишком высокая проводимость диэлектрика.

Точечное выкрашивание в поперечном сечении

Точечное выкрашивание

Электроэрозионные станкиЭлектроэрозионные станки часто используются для пробивания (перфорирования) начальных отверстий в твердосплавных блоках. Термины «пробивание отверстий» и «перфорирование» часто используются для описания этого процесса, применительно к твердому сплаву. Разрывы и трещины глубиной до 0,5 мм (0,02 дюйма) являются результатом излишней мощности, чрезмерной скорости подачи и недостаточной прокачки. Исходя из количества отказов, зарегистрированных нами, рекомендуется использовать пониженную мощность и обеспечивать допуск по меньшей мере 0,3 мм между начальным отверстием и положением на чистовой поверхности.

Электрохимическая реакция (точечное выкрашивание / коррозия)Точечное выкрашивание и коррозия должны рассматриваться вместе, поскольку эти реакции возникают одновременно как на эродированных, так и на неэродированных поверхностях. Эти виды воздействия проявляются на всей заготовке (не только на поверхностях, подвергнутых эрозионному вырезанию). Точки или небольшие отверстия, которые возникают на поверхностях, называются «точечным выкрашиванием». Часто они невидны (при истощении кобальта) на первых этапах. Они становятся заметны только при последующей механической обработке или полировании, или, что еще хуже, при использовании инструмента.На рисунке справа показано типичное точечное выкрашивание, видимое невооруженным глазом. Как упоминалось выше, точечное выкрашивание появляется также на поверхностях, не подвергавшихся механической обработке. Это возникает из-за того, что в состав твердого сплава в качестве связующего компонента входит кобальт, обладающий магнитными свойствами. В результате кобальт притягивает к себе частицы из диэлектрика, что приводит к

▲ ускорению коррозии,▲ локальному механическому износу,

обусловленному вибрацией частиц загрязнения на поверхности.

www.ceratizit.com

25


МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ТВЕРДОГО СПЛАВА \ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННАЯ ОБРАБОТКА \ УСТРАНЕНИЕ ПРОБЛЕМ

Рекомендации по устранению проблем при электроэрозионной обработке

▲ Зону теплового воздействия необходимо удалить с помощью достаточного количества повторных операций вырезания

▲ Соблюдайте осторожность при выполнении начального отверстия, поскольку тепловое воздействие может быть огромным. Однако при правильном использовании станки для сверления начальных отверстий могут быть очень полезными инструментами.

▲ Твердый сплав является магнитным материалом: перед выполнением электроэрозионной обработки детали должны быть размагничены.

▲ Принцип минимальной промывки: иногда в нарушение инструкций одинаковое давление устанавливается на верхней и нижней форсунках. В результате струи воды сталкиваются с одинаковой силой в зоне выполнения вырезания материала, и вместо смывания частиц (проволоки, металла и загрязнений) происходит их скопление. Электропроводность диэлектрика сразу достигает неприемлемых уровней, в результате чего возникает коррозия, как описано выше. Важно, чтобы давление верхней форсунки было значительно выше, чем давление нижней форсунки, которая отвечает только за промывку направляющих электрода-проволоки.

▲ Методы работы: Не рекомендуется выполнять чистовую обработку одной детали, а затем приступать к работе со следующей деталью. Гораздо безопаснее выполнить черновое вырезание на всех деталях, а затем — первое чистовое вырезание на всех деталях и т. д. В противном случае первая обработанная деталь (компонент с чистовой поверхностью) будет подвергаться воздействию воды, и соответственно риску коррозии, больше времени. При надлежащем выполнении процедуры риск коррозии может быть значительно снижен.

▲ Постоянно контролируйте электропроводность диэлектрика, которая не должна превышать 5 мкСм/см. Не начинайте рабочую операцию, если это значение трудно поддерживать.

▲ Консервация заготовок после обработки: очистите заготовку чистой водой, поместите детали в печь на 1 час при температуре 100 °C для испарения всей воды, которая могла остаться в микротрещинах.

▲ ПРИМЕЧАНИЕ: не сливайте воду после завершения работы, оставив заготовку в баке. Капли воды, оставшиеся на заготовке, будут иметь максимальную концентрацию коррозионно-активных материалов. Заготовки рекомендуется оставить погруженными в полном баке.

▲ Поддерживайте диэлектрик в чистоте. Фильтры полностью не удаляют все частицы кобальта.

▲ Для воды следует регулярно проверять следующие параметры: значение pH, проводимость, жесткость и концентрация хлоридов.

▲ Используйте только высококачественный твердый сплав, подвергнутый горячему изостатическому прессованию. Качество и стабильность твердого сплава в значительной степени влияют на чистовую обработку поверхности и точность изготавливаемых деталей.

▲ После электроэрозионной вырезки внешние стороны необходимо отшлифовать. Для удаления любых повреждений поверхности достаточна обработка на глубину 0,3 мм.

▲ Маркировка заготовок: не используйте маркеры с растворителями, которые могут оказывать разрушающее воздействие на кобальт.

Электроэрозионное вырезание установленных в оправу твердосплавных деталейТвердосплавные штампы, используемые для холодного формования металлической проволоки или листов, часто устанавливаются в стальную оправу с натягом для сжатия твердого сплава. Благодаря сжатию твердый сплав демонстрирует свои лучшие механические свойства, и риск образования трещин снижается.Установка с натягом создает состояние сжатия в твердом сплаве, что полезно при выполнении операций штамповки/ковки, но может иметь критическое влияние при электроэрозионном вырезании твердого сплава.Не рекомендуется выполнять операцию вырезания на твердосплавной детали, снимая значительное количество материала (например, вырезая форму только с начального отверстия), когда она установлена в стальной оправе. Причина заключается в том, что во время электроэрозионной обработки напряжения сжатия в твердом сплаве высвобождаются неконтролируемым образом, в результате чего возникает риск образования трещин.

Правильная последовательность операций:▲ Выполните предварительное вырезание перед

установкой в оправу. Требуемый профиль предварительно вырезается перед установкой твердосплавной детали в стальную оправу. Профиль должен быть предварительно вырезан с допуском в несколько десятых долей миллиметра для дальнейшей чистовой обработки.

▲ Установка в оправу После предварительного вырезания твердосплавную деталь можно установить в стальную оправу. Вследствие усадки может возникнуть деформация внутреннего профиля.

▲ Чистовая обработка. После установки детали в оправу можно выполнить чистовую обработку профиля до его окончательных размеров с помощью электроэрозионного вырезания. Поскольку количество материала, снимаемого в ходе данной операции, ограничено, риск образования трещин значительно уменьшен.

26


МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ТВЕРДОГО СПЛАВА \ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННАЯ ОБРАБОТКА \ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННОЕ ПРОШИВАНИЕ

Материалы электродов Качество поверхности

Требования к электродам

Требуемые свойства

Высокая интенсивность съема металла Высокая электропроводность

Низкая скорость износаВысокая температура

плавленияВысокая теплопроводность

Высокая точностьНизкое тепловое расширение

Низкое внутреннее напряжение

Высокая стабильность кромки

Низкая стоимость обработки Хорошая обрабатываемость

Приемлемая цена Доступность исходных материалов

Этапы механической

обработкиЧерновая обработка

Чистовая обработка

Тонкая доводка

Полиро-вание

Интенсивность съема металла [мм³/мин]

≥ 17 ≥ 2,5 ≥ 0,5 < 0,5

Удельный съем металла [мм³/(A·мин)]

4,5–9,0 0,3–4,5 0,1–0,3 < 0,1

Шероховатость Ra [мкм] ≥ 3 ≥ 0,8 ≥ 0,5 ≥ 0,5

Электроэрозионное прошиваниеПри электроэрозионном прошивании инструментом является электрод, который имеет форму, обратную обрабатываемому контуру на детали. Перемещение электрода по нескольким осям позволяет получать сложные формы. Электроды могут быть изготовлены из сплава вольфрама и меди, меди или графита. В качестве диэлектрика используется масло, поэтому опасность коррозии сведена к минимуму. Очень важным аспектом

Поверхность, подвергнувшаяся термическому воздействию, поперечное сечение

Поверхность с оптимизированными параметрами

электроэрозионного прошивания является то, что при неправильных настройках может возникнуть термическое повреждение на больших участках поверхности заготовки.

www.ceratizit.com

27


МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ТВЕРДОГО СПЛАВА

28


МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ТВЕРДОГО СПЛАВА \ ФРЕЗЕРОВАНИЕ ТВЕРДОГО СПЛАВА

Фрезерование твердого сплава

ВведениеФрезерование твердого сплава является новой технологией, которая возникла в последние годы и обладает рядом преимуществ по сравнению с другими производственными технологиями.

Преимущества и ограничения фрезерования:▲ По сравнению с другими производственными

технологиями, такими как электроэрозионное прошивание, фрезерование снижает время на обработку. Это возможно благодаря тому, что деталь подвергается непосредственной механической обработке, электродная обработка устраняется, а другие потери времени, например, периоды ожидания между разными операциями, сокращаются.

▲ Хорошее качество обработки поверхности: Значения Ra до 0,05 могут быть достигнуты с помощью фрезерования, благодаря чему сокращается время, необходимое на окончательное полирование.

▲ Возможность создания сложных форм. Фрезерование позволяет получать формы и профили, которые ранее можно было выполнить только с помощью электроэрозионного прошивания.

▲ Ограничение данной технологии является то, что она не подходит для съема большого количества материала. Учитывая большое количество типов фрезерных инструментов для обработки твердого сплава, съем большого количества материала может быть экономически нецелесообразным.

▲ Трудность обработки небольших отрицательных радиусов. Радиус фрезерного инструмента напрямую влияет на радиус на обрабатываемой детали.

Фрезерные инструменты для твердого сплава (алмазные покрытия, нанесенные химическим осаждением из газовой фазы (CVD), поликристаллический алмаз (PCD))

Фрезерование карбида вольфрама 2)2) Институт производственных технологий Fraunhofer

Марки твердого сплава, подходящие для фрезерованияРазмер зерна ...% связующего компонента –

Марки твердого сплава, подходящие для фрезерования

% с

вязу

ющ

его

ком

поне

нта

КрупныйМелкийРазмер зерна

CTF50ОЧЕНЬ КРУПНОЕ ЗЕРНО

CF-20HPСРЕДНЕЕ/КРУПНОЕ ЗЕРНО

CF-H40SМЕЛКОЕ/СРЕДНЕЕ ЗЕРНО

CF-F35ZМЕЛКОЕ ЗЕРНО

CF-S18ZОЧЕНЬ МЕЛКОЕ ЗЕРНО

25 %

10 %

12 %

17 %

7 %

Для выполнения операции резки инструменты должны быть примерно в четыре раза тверже, чем обрабатываемый материал. Исходя из механическихсвойств и твердости твердого сплава разных марок (800–2200 HV30) для механической обработки обычно применяются только два материала: поликристаллический

алмаз (PCD) или алмазное покрытие, нанесенноехимическим осаждением из газовой фазы (CVD). Оба этих материала имеют твердость 8000–10000 HV30 и поэтому они подходят для механической обработки твердого сплава.

связ

ующ

его

ком

поне

нта

связ

ующ

его

ком

поне

нта

связ

ующ

его

ком

поне

нта

связ

ующ

его

ком

поне

нта

связ

ующ

его

ком

поне

нта

www.ceratizit.com

29


1500

1000

500

0

-500

-1000

-1500CF-H405 CF-S18Z CF-F35Z CF-20HP CTF50

МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ТВЕРДОГО СПЛАВА \ ФРЕЗЕРОВАНИЕ ТВЕРДОГО СПЛАВА

Свойства обрабатываемой марки твердого сплава имеют большое влияние на процесс фрезерования. Чем выше твердость сплава, тем сложнее операция фрезерования. На графике проиллюстрирована обрабатываемость различных марок твердого сплава в зависимости от размера зерна и количества связующего компонента.

Значения твердости приблизительно 1860 HV30 являются пределом возможности для фрезеруемых материалов.Срок службы фрезерного инструмента также зависит от твердости обрабатываемого материала. При фрезеровании твердого сплава с твердостью приблизительно 750 HV30 (25% связующего компонента и крупное зерно) фрезерный инструмент может снять приблизительно 1000 мм3 материала; при повышении твердости материала срок службы инструмента уменьшается.

Параметры фрезерования▲ Глубина резки от 0,005 до 0,2 мм▲ Шаги от 0,005 до 0,4 мм▲ Частота вращения от 20000 до 48000 об/мин▲ Скорость подачи от 80 до 750 мм/мин.▲ Срок службы инструмента до 400 минут

Остаточные сжимающие напряженияБольшим преимуществом процесса фрезерования является то, что во время обработки в карбиде вольфрама возникают внутренние сжимающие напряжения, которые повышают прочность обрабатываемых деталей и предотвращают образование трещин.

Внутреннее напряжение после процесса фрезерования

Детали, изготовленные методом

электроэрозионного прошивания

Растягивающее напряжение

Сжимающее напряжение

30


МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ТВЕРДОГО СПЛАВА \ ТВЕРДОЕ ТОЧЕНИЕ

Другой производственной технологией, которая может применяться для твердого сплава, является токарная обработка. Термин «твердое точение» используется применимо к механической обработке материалов с твердостью выше 80 HRA (58 HRC).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.Для обеспечения стабильного и повторяемого процесса необходимо использовать соответствующий станок для обработки твердого сплава. Для токарной обработки важно, чтобы станок обладал высокой жесткостью.

Режущие инструменты для токарной обработки твердого сплаваВ случае фрезерования твердого сплава важно, чтобы рабочий инструмент был тверже обрабатываемого материала. Основными материалами, используемыми для вставок для токарной обработки твердого сплава, являются кубический боронитрид-эльбор (CBN) и поликристаллический алмаз (PCD).Эльборовые вставки 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 вставки 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.

Марки твердого сплава, подходящие для твердого точенияКак и в случае с фрезерованием твердого сплава механические свойства твердого сплава имеют большое влияние на процесс механической обработки.Марки твердого сплава с твердостью менее 1100 HV30 – соответствующей среднему размеру зерна и 15 % связующего компонента – относительно легко поддаются механической обработке. Эти марки твердого сплава можно обрабатывать с помощью режущих инструментов на основе эльбора (CBN) и поликристаллического алмаза (PCD). Токарная обработка может использоваться в качестве черновой операции с высокой интенсивностью

Твердое точение

Параметры механической обработки

Марка твердого сплава

(PCD), черновая чистовая

(PCD), обработка

CTC5010 35 Скорость резки

(м/мин)0,1 0,015 Скорость подачи

CTM409 30 Скорость резки


CTM308 15 Скорость резки


съема металла и глубиной резки до нескольких десятых миллиметра за один проход.Марки твердого сплава с твердостью от 1100 до 1600 HV30 представляют большую сложность для твердого точения. Для этих материалов доступно меньшее количество операций, которые обычно ограничены выполнением радиусов или профилей. Для таких твердых сплавов подходят только инструменты на основе поликристаллического алмаза (PCD). Параметры механической обработки также боле ограничены: глубина резки составляет всего несколько сотых миллиметра.Более твердые марки твердого сплава теоретически также могут обрабатываться с помощью токарной обработки. Ограничение обычно не связано с техническим аспектом, а скорее с экономическим, поскольку выполнение одной операции будет слишком дорогостоящим, учитывая стоимость режущихинструментов.

Параметры токарной обработки твердого сплаваОбщие рекомендации для выбора параметров токарной обработки для трех марок твердого сплава с использованием инструментов на основе поликристаллического алмаза. Приведенные значения подлежат коррекции в соответствии с условиями операции.

Инструмент на основе поликристаллического алмаза

www.ceratizit.com

31


МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ТВЕРДОГО СПЛАВА \ ПЕСКОСТРУЙНАЯ ОБРАБОТКА \ ПОЛИРОВАНИЕ

Пескоструйная обработкаПескоструйная 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.

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.

Технология AeroLap и буксирная галтовка также являются отличными способами чистовой обработки твердосплавных инструментов.

ПолированиеПолирование — это 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.

Автоматическое полированиеДля выполнения операций полирования на рынке доступны несколько типов станков.

Внутреннее полированиеСтанки для полирования внутренних профилей проталкивают пасту, содержащую алмазные частицы, через полируемую деталь (например, оборудование Ex-trude Hone).

Преимущества: повторяемый процесс, возможность полировки глубоких и небольших отверстий.

Недостаток: сложно значительно улучшить качество обработки поверхности.

Внешнее полированиеВнешнее полирование выполняется с помощью галтовочных станков, в которых заготовка перемещается внутри контейнера с наполнителем (алмазным) и гранулами (например, станки Otec). Данный метод в сочетании с различными наполнителями позволяет выполнять другие операции, например, зачистку поверхности, подготовку кромок и т. д.

Преимущества: повторяемый процесс, возможность автоматизации, возможность одновременной обработки нескольких деталей.

Недостатки: жесткий процесс, требуется время на разработку и адаптацию цикла/процесса полирования к изделию.

Пескоструйная обработка

32


МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ТВЕРДОГО СПЛАВА \ ПОЛИРОВАНИЕ

Остаточные сжимающие напряженияПроцесс полирования позволяет выровнять остаточное растягивающее напряжение на поверхности и/или преобразовать его в остаточное сжимающее напряжение.

«Белые» и подвергнутые термическому воздействию зоны, возникшие в результате предыдущего процесса электроэрозионной обработки, как правило, невозможно полностью удалить с помощью полирования.

Ручное полированиеРучное полирование твердого сплава всегда выполняется с помощью алмазных паст, которые наносят на обрабатываемые детали с использованием различных деревянных или пластмассовых опор.

Полирование профилированных форм (внутренних и внешних) обычно выполняется с помощью вибрационных инструментов (например, Diprofil). Детали с осевой симметрией можно устанавливать на шпиндель для полирования.

Различные алмазные пасты позволяют улучшить качество обработки поверхности. В зависимости от начальной шероховатости поверхности для получения требуемого результата необходимо использовать пасты с различной степенью абразивности.

Преимущества: гибкий процесс, возможность обработки деталей различных размеров и геометрии; с помощью паст разной зернистости можно значительно улучшить качество обработки поверхности, возможность получения значений шероховатости приблизительно до Ra 0,05.

Начальное значение

Ra1-е

полирование2-е

полирование3-е

полированиеОкончательной

значение Ra

0,8 D45 D15 D3 0,05

0,4 D15 D3 0,05

0,1 D3 0,05

Начальное значение Ra 0,6–0,8

После полирования D45 Ra 0,3



Ручное полирование

Недостатки: сложность точного повторения ручного процесса в зависимости от навыков оператора; при использовании крупнозернистых алмазных паст возможно нарушение профилей/радиусов.

www.ceratizit.com

33


МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ТВЕРДОГО СПЛАВА \ ПОКРЫТИЯ

ПокрытияСегодня для увеличения срока службы инструмента и повышения качества обработки во многих отраслях широко используются износостойкие покрытия.

К ним обычно относятся керамические составы с высокой твердостью и износостойкостью.

Примеры материалов, используемых в для покрытий: SiC, TiC, TiN, TiCN, BC и т. д. Выбор покрытия всегда представляет сложность, и хорошие результаты зависят от многих параметров обработки (обрабатываемый материал, СОЖ и т. д.).

Для нанесения этих материалов могут использоваться различные технологии осаждения, наиболее широко используемой из которых является физическое осаждение из газовой фазы (PVD) и химическое осаждение из газовой фазы (CVD).

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)

Недостатки:▲ Осаждение в пределах прямой видимости:

– Отверстия, сложные геометрические формы, на которые трудно нанести покрытие – Нанесение покрытия на отверстия ограничено размером 1–1,5 диаметра.

▲ Ограниченная адгезия с основой (по сравнению с покрытиями, нанесенными методом химического осаждения из газовой фазы)

▲ Ограниченная толщина (примерно 2 мкм) по сравнению с покрытиями, нанесенными методом химического осаждения из газовой фазы

Процесс химического осаждения из газовой фазы (CVD)Химическое осаждение из газовой фазы основано на химической реакции, возникающей при высокой температуре в реакционной атмосфере, в которую помещаются обрабатываемые детали. Эта химическая реакция происходит на всех поверхностях внутри реакционной камеры, благодаря чему покрытие наносится на всю деталь.

Преимущества:▲ Высокая толщина и износостойкость▲ Отличная адгезия к основе благодаря химической

связке с ней▲ Равномерное распределение покрытия: внутри

отверстий, сложных геометрических форм и т. д.

Недостатки:▲ Высокая температура осаждения

– Возможное eta-фазы в твердом сплаве – Во избежание деформации нужно использовать твердый сплав с <20 % Co – Невозможность нанесения покрытия на устанавливаемые в оправу инструменты (стальные и твердосплавные) вследствие потери твердости стали – Невозможность нанесения покрытия на напайные резцы

▲ Более сложная структура (в случае устанавливаемых в оправу деталей)

▲ Необходимость больших допусков (по сравнению с деталями без покрытий или деталями с покрытием, нанесенным физическим осаждением из газовой фазы)

Процесс нанесения покрытия

34


СПОСОБЫ СОЕДИНЕНИЯ

Способы соединенияБольшинство существующих способов соединения могут применяться к твердому сплаву, например:

Соединения материалов▲ пайка твердым припоем▲ сварка▲ склеивание

Силовые соединения:▲ запрессовка

Фасонные соединения:▲ резьбовые▲ клиновые▲ литье

www.ceratizit.com

35


СПОСОБЫ СОЕДИНЕНИЯ \ ПАЙКА ТВЕРДЫМ ПРИПОЕМ

Различные способы соединения

Пайка твердым припоем

Определения / объясненияТемпература плавления, температурный интервал плавления, рабочая температураТолько чистые металлы и легкоплавкие сплавы имеют определенную температуру плавления. Метал становится жидким при температурах выше температуры плавления. Твердые припои обычно имеют температурный интервал плавления – температурный диапазон между температурой солидуса и температурой ликвидуса. Ниже температуры солидуса твердый припой находится в твердом состоянии; выше температуры солидуса материал может перейти в жидкую фазу.Твердый припой полностью расплавляется при температуре выше температуры ликвидуса. Идеальной рабочей температурой, при которой происходит смачивание и полное растекание твердого припоя, является температура непосредственно ниже температуры ликвидуса (в верхнем температурном интервале плавления).

Мягкая пайка▲ Рабочая температура <450 °C▲ Преимущества: возможно соединение больших

поверхностей, минимальное напряжение при пайке▲ Недостатки: низкая механическая стабильность▲ Применение: гибка тонких деталей/чувствительные

к деформации твердосплавные компоненты (измерительные линейки и т. д.)

Твердая пайка▲ Рабочая температура >450 °C▲ Преимущества: высокая термическая и механическая

стабильность▲ Недостатки: вследствие возникновения напряжения

при пайке размеры компонента ограничены

Смачиваемость, флюсыСмачивание — это растекание жидкого припоя на основе и его затекание в узкие зазоры.

ФлюсыФлюсы способствуют процессу смачивания между твердым сплавом и твердым припоем путем уменьшения поверхностного напряжения и обеспечения защиты от окисления.

Процесс пайки▲ Механическая очистка и обезжиривание зоны пайки▲ Быстрое нанесение флюса для защиты от окисления▲ Расположение деталей▲ Быстрое и непрерывное нагревание, всегда не

большой площади поверхности и со стороны основы▲ Теперь весь флюс вытесняется твердым припоем▲ Медленное охлаждение для предотвращения

образования внутреннего напряжения путем помещения заготовок в печи или предварительно нагретый песок Охлаждение на открытом воздухе, посредством сжатого воздуха или закалки в воде и т. д. НЕ ДОПУСКАЕТСЯ.

Конструкция соединения должна отвечать характеристикам твердого сплава:

▲ Твердый сплав — это хрупкий материал▲ Необходимость в защите кромок

(радиусы, фаски и т. д.)

▲ Необходимость в адаптации креплений и направляющих к твердому сплаву (центровка, углы, зазоры и т. д.)

▲ Сочетание различных материалов может привести к образованию напряжения рядом с соединением в зависимости от теплового расширения и жесткости материала

36



Уменьшение напряжения при пайкеВнутреннее напряжение после пайки можно частично уменьшить путем пластической деформации паяного соединения. Для этого следует использовать следующее:

▲ Твердый припой с низкой температурой плавления▲ Толстые слои твердого припоя▲ Твердый припой с покрытием (медь, никель),

особенно при соединении поверхностей площадью 100 мм² и более.

Капиллярный эффект в зависимости от ширины зазора

Слишком узкий зазор(пайка только с флюсом)

Идеальный зазор

Зазор допустим для ручной пайки

Слишком широкий зазор

Смачиваемость твердого сплава твердым припоем (обычно на основе меди и серебра) в значительной степени зависит от содержания связующего компонента (кобальта и/или никеля). Покрытие твердого сплава кобальтом, никеле или медью улучшает смачиваемость.

Флюсы используются для пайки в окислительных атмосферах. Они растворяют оксидные слои на поверхности твердого сплава и улучшают смачиваемость. В целом, поверхности твердого сплава и стали должны быть чистыми и обезжиренными для обеспечения оптимальной смачиваемости твердого припоя.

Внутреннее напряжениеВо всех процессах с большой разницей температуры различные коэффициенты теплового расширения (КТР) приводят в возникновению напряжения сцепления и внутреннего напряжения.При твердой пайке твердого сплава и основы (как правило, стали) температура превышает 450 °C. Вследствие разных КТР внутреннее напряжение может привести к деформации или возникновению трещин.

▲ Сталь: 12,0–14,0* 10–6 1/K.▲ Твердый сплав: 4,7 (низкое содержание кобальта) –

7,3 (высокое содержание кобальта)* 10–6 1/K.

Размер и распределение внутреннего напряжения зависит от:

▲ Различия КТР (см. выше)▲ Температуры плавления твердого припоя▲ Пластичности твердого припоя▲ Толщины твердого припоя▲ Геометрии/размеров компонента▲ Механических свойств (модуль упругости, прочность,

ударная вязкость ) твердого сплава и основы/стали.

0,1 мм

Начало смачивания

Начальное состояние

Промежуточная стадия

Пайка твердого сплава

Пайка твердого сплаваПайка твердого сплава к стали должна выполняться при температуре выше 450 °C. Паяные соединения характеризуются высокой термической и механической стабильностью.

Хорошее смачивание между твердым припоем и твердым сплавом необходимо для полного заполнения узких стыковых зазоров (капиллярные силы) между сталью и твердым сплавом. Кроме того, необходимо обеспечить, чтобы в стыковой зазор затекло достаточное количество твердого припоя.

Окончательная стадия

www.ceratizit.com

37



При пайке важен равномерный нагрев

▲ Нагреть всю рабочую поверхность ▲ Нанести твердый припой на стыковой зазор▲ Поддерживать рабочую температуру, пока флюс и

твердый припой не начнут выступать из зазора▲ Не перегревать паяное соединение! Чрезмерные

рабочие температуры могут повредить твердый сплав и заготовку.

Для предотвращения образования внутреннего напряжения паяное соединение/компонент должны охлаждаться медленно. Это позволит уменьшить внутреннее напряжение за счет пластической деформации в твердом припое. При этом паяный компонент не допускается охлаждать воздухом при неопределенных условиях, а только следующим образом:

▲ В печи при температуре от 350 до 400 °C▲ В порошке/песке▲ В теплом воздухе

Слой твердого припоя 0,05 мм Трещины при

комнатной температуре

Компоненты при комнатной температуре без

трещин

Твердый припой с покрытием хорошо подходит для пайки больших твердосплавных

деталей.

Компонент прирабочей температуре

Компонент прикомнатной температуре

Слой твердого припоя 0,1–0,2 мм

Твердый припой с покрытием 0,4 мм

Использование твердого припоя с покрытием

Соединение с помощью винтовСквозные отверстия в твердом сплаве для винтов не представляют никаких проблем.

Резьба в твердом сплавеРезьба в твердом сплаве, выполненная формованием / шлифованием/электроэрозионной обработкой, очень дорогостоящая в производстве.

Внутренняя резьба (твердый сплав)Исследования, выполненные компанией CERATIZIT, показали, что максимальная растягивающая нагрузка винтов во внутренней резьбе в твердом сплаве (от М4 до М10) ограничена прочностью на разрыв материала винта.

Устранение проблем▲ Паяльный зазор между твердым сплавом и сталью

слишком узкий: Причины: неравномерный нагрев, недостаточное количество твердого припоя, ошибки профиля/геометрии Последствия: разломы в твердом сплаве

▲ Недостаточное смачивание твердого сплава и стали Причины: загрязнение поверхности, недостаточная температура пайки, неправильное количество флюса Последствия: отсутствие адгезии между твердым припоем и соединяемой деталью

▲ Трещины/поры в зоне пайки Причина: чрезмерная температура пайки, недостаточное количество твердого припоя Последствия: поры и усадочные раковины, возможно, разломы в твердом сплаве

▲ Включения в зоне пайки: Причина: использовано слишком большое количество флюса Последствия: разломы/трещины в твердом припое

38


StHM

R

HM

4 5 6 8 10

100

200

300

400

500

600

700

800

0

♦♦ ♦♦

♦♦

♦♦

♦

♦

7

СПОСОБЫ СОЕДИНЕНИЯ \ СОЕДИНЕНИЕ С ПОМОЩЬЮ ВИНТОВ \ CКЛЕИВАНИЕ

Наружная резьба (твердый сплав)Наружная резьба, выполненная из твердого сплава, чувствительна к надрезам и может отломаться при воздействии высоких нагрузок, создаваемых чрезмерным моментом кручения.

Резьбовые стальные втулки/винтыРекомендуется использовать резьбовые втулки из стали, которые впаивают или приклеивают к твердому сплаву.

Результаты испытаний на выдергивание

Поперечное сечение A-A

впаянная стальная втулка с резьбой

Деталировка угла

Внутренняя резьба, впаянная в стальную втулку

Наружная резьба(стальная втулка на твердом сплаве)

Стальная втулка

Наружная резьба (стальная втулка на твердом сплаве)

Склеивание — это простой, быстрый и недорогой процесс. Промышленное склеивание не следует путать с кустарным изготовлением!

Обработка поверхности имеет большое значение для качества соединения и его стабильности под нагрузкой.▲ Поверхности должны быть чистыми, сухими и

обезжиренными▲ Рекомендуется «нормальная» шероховатость

поверхностиСуществуют различные типы клеев.▲ Одно и двухкомпонентные клеи▲ Клеи холодного и теплого отверждения

СклеиваниеКлеевые соединения могут использоваться с сопротивлением разрушению <25–35 МПа и могут применяться при рабочих температурах <150–250 °C.

Клеи подвергаются старению и поэтому могут использоваться только на протяжении ограниченного периода времени.

Клеевое соединение следует защищать от воздействия очищающих средств и растворителей. Жидкости могут вымывать клей, поэтому соединения необходимо защищать.

Соблюдайте указания по применению клея. Они могут отличаться от рекомендаций по выполнению соединений (например, клеевое стыковое соединение).

Предварительно сформированная резьба в состоянии после спекания

Резьба Макс. длина

M4 16M5 20M6 20M8 30M10 30

Внутренняя резьба (стальная втулка в твердом сплаве)

Проч

ност

ь на

раз

рыв

[МПа

]

♦ винты в резьбе в твердом сплаве (измеренные значения),

винты, класс прочности 8.8 (теоретическая прочность на разрыв)

www.ceratizit.com

39


СПОСОБЫ СОЕДИНЕНИЯ \ ГОРЯЧАЯ ПОСАДКА

Горячая посадка

Сталь

Твердый сплавДиаметр соединения

Дли

на с

оеди

нени

я

Горячая посадка

Трещина

Путь трещины, возникшей из-за чрезмерного напряжения при усадке

Трещина

Путь трещины, возникшей из-за недостаточного напряжения при усадке

Горячая посадка является еще одним методом вставки твердосплавной матрицы в стальную деталь. Твердосплавная сердцевина фиксируется с помощью горячей посадки, а также горячей или холодной запрессовки в стальную оправу . Все обусловленные внутренним давлением рабочие усилия, которые возникают, таким образом компенсируются в

определенной степени без образования растягивающего напряжения. Для данного способа соединения твердосплавная деталь изготавливается большего размера, чем внутренний диаметр отверстия стальной детали.После горячей посадки в нагретую стальную оправу благодаря допуску на размер обеспечивается усилие обжатия при охлаждении стали. При нагреве важно не допускать превышения максимальной температуры соединения, чтобы не произошло уменьшение твердости стали. Однако температура должна быть достаточно высокой, чтобы внутренний диаметр стального фитинга расширился на величину допуска на размер.Горячая запрессовка представляет собой сочетание горячей посадки и запрессовки. Стальная оправа умеренно нагревается и твердосплавная деталь запрессовывается в нее с помощью дополнительного

прижимающего усилия. Сталь по большей части сохраняет свою твердость.Однако если сохранение свойств стали является самым важным критерием, следует использовать холодную запрессовку. Качество обработки контактных поверхностей должно быть максимально высоким. При холодной запрессовке соединение должно иметь только коническую посадку.

Разрушение под действием чрезмерных нагрузок может произойти, если усилие обжатия недостаточно компенсирует рабочие усилия.

Эффективные решения:▲ Увеличенное усилие обжатия▲ Выбор оптимального диаметра для горячей посадки

Помимо высокого качества (получаемого хонингованием) поверхностей соединения, решающим фактором является отношение диаметра соединения стали и твердого сплава, т. н. коэффициент обжатия. Этот коэффициент определяет точную величину давления соединения и, соответственно, последующее усилие обжатия перед сборкой.

40


ВЫБОР МАРКИ ТВЕРДОГО СПЛАВА

Выбор марки твердого сплаваДля успешного использования твердого сплава важны следующие условия:

▲ Правильная механическая обработка твердого сплава и надлежащее обращение с ним

▲ Подходящая конструкция штампа▲ Стабильность штампа▲ Стабильность пресса

www.ceratizit.com

41


ВЫБОР МАРКИ ТВЕРДОГО СПЛАВА \ КРИТЕРИИ

Структурное состояние материала для штамповки (в первую очередь толщина листа и предел прочности на разрыв) являются первым критерием для выбора необходимой марки твердого сплава. Другие операции позволяют сузить выбор.

Связь между толщиной листа и пределом прочности на разрыв при выборе марки твердого сплава показана на следующих графиках.

Твер

дост

ь (т

верд

ый с

плав

)

Толщина листа


Твер

дост

ь (т

верд

ый с

плав

)

Предел прочности на разрыв (металлический лист)

Предел прочности на разрыв

После того как выполнены вышеуказанные условия необходимо выбрать правильную марку твердого сплава, соответствующую конкретной области применения.

На выбор влияют несколько факторов:

Тип штампа▲ Штампы для роторов/статоров▲ Штампы для соединений/электронных компонентов▲ Штампы для пробивания микроотверстий▲ Штампы для точной вырубки заготовок

Критерии выбора марки – пример для инструментов и штампов

Операция▲ Штампование▲ Гибка▲ Чеканка

Материал для штампования▲ Магнитная листовая сталь▲ Листы из цветного металла▲ ...


Предел прочности на разрыв

42


7006005004003002001000

2 6 10 14 18 22 26 2 6 10 14 18 22 26

ВЫБОР МАРКИ ТВЕРДОГО СПЛАВА \ МАРКИ ТВЕРДОГО СПЛАВА

Марки твердого сплаваОсновные указания по выбору правильной марки твердого сплава

Размер зерна Ударная прочность

Нагрузка, вызваннаянапряжениями при

надрезе

Растягивающее напряжение и напряжение при изгибе(при хорошем качестве

обработки поверхности!)

Устойчивость к склеиванию(с металлом)

Крупный/средний ++ + o oМелкий + o o +Субмикронный o - + ++Ультрамелкий - -- ++ ++

Для категорий размера зерна применяется следующее: при уменьшении содержания Co (= увеличении

твердости) повышается износостойкость и прочность на сжатие, а вязкость на излом значительно уменьшается.

Модуль упругости, поперечная усадка, плотность и коэффициент теплового расширения

Мод

уль

упру

гост

и (Г

Па)

Попе

речн

ая у

садк

а [-]

Плот

ност

ь [г

/см3 ]

Содержание кобальта [%]: Содержание кобальта [%]:Модуль упругостиПоперечная усадка

ПлотностьКоэффициент теплового расширения (20–400 °C)

Микрофотографии

Твердый сплав (WC-Co) Нитрид кремния

Коэф

фиц

иент

теп

лово

го

расш

ирен

ия [1

0-6 1

/K]

0,2450,2400,2350,2300,2250,2200,2150,210

15,5

15,0

14,5

14,0

13,5

13,0

7

6,5

6

5,5

5

4,5

4

www.ceratizit.com

43


CF-S12ZCF-S18Z

CF-H25S+ K20-K30CF-H40S+ K40 C11/C12CF-F35Z

CF-20HP

ВЫБОР МАРКИ ТВЕРДОГО СПЛАВА \ МАРКИ ТВЕРДОГО СПЛАВА

Состав и свойства

Градация классов по размеру зерна WCСредний размер зерна [мкм] Классификация

Код CERATIZIT

< 0,2 нано N

0,2–<0,5 ультрамелкий U

0,5–<0,8 субмикронный S

0,8–1,3 мелкий F

1,3–2,5 средний M

2,5–6,0 крупный C

> 6,0 очень крупный E

Коррозионностойкие марки

Немагнитные марки

Код маркиCERATIZIT

Код ISO Код US

Связующий компонент Твердость


Ударная вязкость

[м %] HV10 HV30 HRA [МПа] [фунт/кв. дюйм] [МПа*м½]

CTS17R NM C18 8,5 1600 1580 91,6 2800 406,000 8,7

* Другие марки поставляются по заказу.

Классификация твердых сплавов по размеру зерна соответствует рекомендациям Ассоциации порошковой металлургии.

Комментарии.1. Данные в этой таблице отображают типичные параметры материалов. Мы оставляем за собой право изменять данные в соответствии с техническим прогрессом или в связи с дальнейшим совершенствованием нашей продукции.

2. K1C*: Измеренный коэффициент интенсивности растягивающих напряжений (K1C) в значительной степени зависит от геометрии образца и его подготовки. Прямое сравнение с данными, полученными при помощи других методов измерения, недопустимо.

Код маркиCERATIZIT

Код ISO Код US

Связующий компонент Твердость


Ударная вязкость

[м %] HV10 HV30 HRA [МПа] [фунт/кв. дюйм] [МПа*м½]

Субмикронное зерно6,0 1860 1830 93,2 3600 522,000 9,09,0 1630 1610 92,0 3500 508,000 11,0

Мелкое / среднее зерно8,5 1660 1640 92,2 3000 435,000 10,2

12,0 1400 1380 90,3 3200 464,000 12,517,5 1200 1190 88,2 3300 479,000 15,6

Крупное зерно10,0 1300 1290 89,4 2800 406,000 15,1

44


ВЫБОР \ ОБЗОР МАРОК

Таблица ниже предназначена в справочных целях. Однако следует учитывать, что помимо правильного выбора марки твердого сплава, условием длительного срока службы инструмента является высокое металлургическое качество.

Обзор марокСпециалисты Hard Material Solutions by CERATIZIT готовы предоставить вам свои знания и опыт, чтобы помочь в выборе правильной марки твердого сплава для оптимизации срока службы инструмента.

Состав и свойства



[м %] [г/см2] HV10 HV30 HRA [МПа] [фунт/кв. дюйм] [МПа] [ГПа] [Вт/м К] [10-6/K]

Ультрамелкое зерноCTU17R 8,5 14,55 1760 1730 92,7 2500 363000 8,0 4900 580 85 5,1

Субмикронное зерноCTS06D K01 3,0 15,35 2020 1980 93,9 3300 479000 7,3 8500 665 95 4,6CTS12D K05-K15 6,0 14,95 1800 1770 92,9 3700 537000 8,8 7200 625 90 5,1CTS15D K15-K30 7,5 14,75 1740 1710 92,6 3800 551000 9,5 6700 610 90 5,3CTS17R 8,5 14,55 1600 1580 91,8 2800 406000 8,7 4800 585 100 5,1CTS18D K20-K40 9,0 14,55 1610 1590 91,9 3800 551000 11,0 6600 590 90 5,3CTS20D K20–K40 10.0 14.38 1620 1600 91.9 4000 580000 10.4 6500 580 85 5.3CTS22D K30–K40 11,0 14,35 1520 1500 91,2 3900 566000 12,0 6300 570 85 5,3CTS24D K30–K40 12,0 14,25 1480 1460 90,9 4000 580000 12,5 6100 560 85 5,4

Мелкое / среднее зерноCTF08E 4,0 15,15 1845 1815 93,1 2050 297000 8,0 7400 650 100 4,6CTF11E K10 G05 5,6 14,95 1760 1730 92,7 2150 312000 9,2 7000 630 95 4,7CTF12E K20 G10 6,0 14,95 1640 1620 92,1 2200 319000 9,9 6400 625 100 4,7CTF24E K40 G20 12,0 14,30 1330 1320 89,7 3000 435000 12,0 4900 560 95 5,5CTF30E >K40 G30 15,0 14,05 1250 1240 88,8 3100 450000 13,1 4600 530 90 5,7CTF40A G40 20,0 13,60 1070 1060 86,8 3400 493000 18,0 3900 490 90 6,4CTF50A G50 25,0 13,15 950 940 85,3 3400 493000 21,0 3900 450 90 6,4CTF54A >G50 27,0 12,95 920 910 85,0 3200 464000 22,0 3000 440 90 6,9CTM14E 7,0 14,90 1550 1530 91,5 2600 377000 10,4 6000 615 95 5,0CTM16O 8,0 14,85 1300 1290 89,4 2400 348000 10,8 4800 605 100 5,1CTM17E 8,5 14,65 1420 1400 90,4 2800 406000 11,3 5300 600 95 5,1

Связ

ующи

й ко

мпон

ент

Проч

ност

ь на

изги

б

Код м

арки

CERA

TIZIT

Код I

SO

Прим

енен

ие

Твер

дост

ь

Плот

ност

ь

Удар

ная

вязк

ость

(K1C

)

Проч

ност

ь на

сжат

ие

Моду

ль

упру

гост

и

Тепл

о-пр

овод

ност

ь

Коэф

фици

ент

тепл

овог

о ра

сшир

ения

www.ceratizit.com

45


ВЫБОР \ ОБЗОР МАРОК



[м %] [г/см2] HV10 HV30 HRA [МПа] [фунт/кв. дюйм] [МПа*м½] [МПа] [ГПа] [Вт/м К] [10-6/K]

Крупное зерноCTE12A 6.0 15.00 1300 1290 89.4 2400 348000 16.0 4300 630 115 4.7CTE20A 10,0 14,60 1130 1120 87,6 2600 377000 18,0 4000 580 110 5,1CTE20M 10,0 14,50 1140 1130 87,7 2600 377000 21,0 3600 560 110 5,1CTE25A 12,5 14,30 1050 1040 86,6 2700 392000 20,0 3800 555 107 5,3CTE30A 15,0 14,05 970 960 85,6 2800 406000 22,0 3600 530 105 5,6CTE30M 15,0 14,05 960 950 85,5 2900 421000 23,0 3400 530 105 5,6CTE35A 17,5 13,80 910 900 84,8 2850 413000 23,0 3500 510 103 5,9CTE40A 20,0 13,60 850 840 84,2 2900 421000 24,0 3400 490 100 6,3CTE40M 20,0 13,50 810 800 83,6 2800 406000 25,0 3200 490 100 6,3CTE44A 22,0 13,40 810 800 83,6 2900 421000 25,0 3300 475 100 6,5CTE50A 25,0 13,15 760 750 82,6 2800 406000 26,0 3200 450 97 6,8CTE50M 25,0 13,15 710 700 81,7 2700 392000 27,0 3100 450 97 7,0CTE60A 30,0 12,75 690 680 81,4 2700 392000 27,0 3100 420 95 7,3CTE60M 30,0 12,70 610 600 80,0 2700 392000 29,0 3000 420 95 7,4

Нитрид кремнияSNC1 9,0 3,25 1550 1530 91,5 1100 160000 6,5 3000 300 30 3,3

SNCB5 12,5 3,25 1500 1480 91,1 900 145000 6,0 3000 300 30 3,4SNCE10 SN/TiN 4,20 1400 1380 90,3 >850 >123000 >7,0 3000 325 60 5,5SNC20 11,0 3,24 1470 1450 90,8 850 5,7 3000 290 30 3,4

Связ

ующи

й ко

мпон

ент

Проч

ност

ь на

изги

б

Код м

арки

CERA

TIZIT

Код I

SO

Прим

енен

ие

Твер

дост

ь

Плот

ност

ь

Удар

ная

вязк

ость

(K1C

)

Проч

ност

ь на

сжат

ие

Моду

ль

упру

гост

и

Тепл

о-пр

овод

ност

ь

Коэф

фици

ент

тепл

овог

о ра

сшир

ения

46


ВЫБОР МАРКИ ТВЕРДОГО СПЛАВА \ ТАБЛИЦА ПРИМЕНЕНИЯ

Ниже приведено несколько примеров выбора марки твердого сплава.

Примеры применения

Откалывание режущей кромки Износ с образованием раковин

Если выбранная марка слишком твердая для конкретной области применения, режущая кромка будет выглядеть следующим образом:

Поэтому требуется выбрать марку твердого сплава с более высокой ударной вязкостью , однако она не должна содержать слишком много кобальта, поскольку он может привести к износу с образованием раковин.

Общие правила выбора оптимальной марки твердого сплава:Минимально возможное количество кобальта (для снижения склеивания и коррозии), а также максимально крупное зерно (для повышения прочности на излом и стабилизации режущих кромок).

Таблицы на следующих страницах предназначены в справочных целях, чтобы показать, какие марки твердого сплава могут успешно применяться в различных процессах формования. Однако следует учитывать, что помимо правильного выбора марки твердого сплава, условием длительного срока службы инструмента является высокое металлургическое качество.

Специалисты Hard Material Solutions by CERATIZIT готовы предоставить вам свои знания и опыт, чтобы помочь в выборе правильной марки твердого сплава для оптимизации срока службы инструмента.

www.ceratizit.com

47


CF-S12ZCF-S18Z

CF-H25S+

CF-S12ZCF-S18Z

CF-H25S+

CF-S18ZCF-H25S+

CF-S18ZCF-H40S+

CF-F35ZCF-20HP

CF-S12ZCF-S18Z

CF-H25S+

CF-S12ZCF-S18Z

CF-H25S+

CF-S18ZCF-H25S+

CF-H40S+CF-F35Z

CF-F35ZCF-20HP

CF-S18ZCF-H25S+

CF-S18ZCF-H40S+

CF-S18ZCF-H40S+

CF-35ZCF-20HP ○

CF-S18ZCF-H40S+ CF-H40S+ CF-H40S+ CF-F35Z

CF-20HP ○

CF-H40S+ CF-H40S+ CF-H40S+CF-F35Z

CF-F35ZCF-20HP ○

CF-H40S+CF-H40S+CF-F35ZCF-20HP

CF-F35ZCF-20HP ○ ○

CF-H40S+CF-H40S+CF-F35ZCF-20HP


CF-H40S+CF-F35ZCF-20HP


CF-F35ZCF-20HP ○ ○ ○ ○

○ ○ ○ – –

ВЫБОР МАРКИ ТВЕРДОГО СПЛАВА \ ПРИМЕРЫ ПРИМЕНЕНИЯ

Следующая таблица позволяет выбрать правильную марку твердого сплава.

Для выбора оптимальной марки твердого сплава также следует учитывать следующие факторы: состав

Выбор марки – таблица примененияполосового материала, зазор при резке, смазывание, геометрия обрабатываемых деталей и структура инструментов.

Требования к качеству поверхности

○ Недостаточно данных. Испытание может быть выполнено по запросу.– Минимальное повреждение при механической обработке (образование трещин, «белая зона» и т. д.) и низкие значения шероховатости. Для предотвращения склеивания при использовании полосового материала требуется максимально высокое качество поверхности.

Толщина полосы

Прочность на разрыв (Н/мм2)< 500 500–900 900–1400 1400–2000 > 2000

< 0,2

0,2–0,5

0,5–0,8

0,8–1,2

1,2–1,5

1,5–2

2–3

3–6

6–10

˃ 10

48


CTS 10

CTS 12

CTS 15

CTS 20

CTS 24

CTS 30

CTF 11

CTF 12

CTF 18

CTF 24

CTF 30

CTF 40

CTF 50

CTF 54

CTM 12

CTM 17

CTM 30

CTM 40

CTC 50

CTE 35

CTE 40

CTE 50

CTE 60

ВЫБОР МАРКИ ТВЕРДОГО СПЛАВА \ РУКОВОДСТВО

Зажи

мные

губк

и

Режу

щие

ножи

Высо

кая

проч

ност

ь

Сред

няя п

рочн

ость

Ср

едня

я изн

осос

-то

йкос

ть

Высо

кая и

знос

о-

стой

кост

ь

Высо

кая

проч

ност

ь

Сред

няя п

рочн

ость

С

редн

яя

изно

сост

ойко

сть

Высо

кая

изно

сост

ойко

сть

Основная марка твердого сплава для соответствующей области применения

Увеличить износостойкость

Увеличить прочность на изгиб

Сред

няя

проч

ност

ь из

носо

стой

кост

ь

Высо

кая

проч

ност

ь

Высо

кая и

знос

ос-

тойк

ость

Код марки CTКрепежные

инструменты большой ø большой øмалый ø малый ø Инструменты ударного действия

Волочильные инструменты – черные металлы (волоки и дорны)

Волочильные матрицы – черные металлы (волоки и дорны)

Руководство по правильному выбору марки твердого сплава для процесса формования

www.ceratizit.com

49


ВЫБОР МАРКИ ТВЕРДОГО СПЛАВА \ РУКОВОДСТВО

Высо

кая

проч

ност

ь

Сред

няя р

очно

сть

Сред

няя

изно

сост

ойко

сть

Высо

кая

изно

сост

ойко

сть

Оправки ударного действия большой ø малый øКалибровочные матрицы

Высо

кая

проч

ност

ь

Сред

няя п

рочн

ость

Ср

едня

я из

носо

стой

кост

ь

Высо

кая

изно

сост

ойко

сть

Высо

кая

проч

ност

ь

Сред

няя п

рочн

ость

Ср

едня

я из

носо

стой

кост

ь

Высо

кая

изно

сост

ойко

сть

Пуансоны для холодного формования Экструзионные матрицы

Матрицы для холодного формования

Высо

кая

проч

ност

ь

Сред

няя п

рочн

ость

Ср

едня

я из

носо

стой

кост

ь

Высо

кая

изно

сост

ойко

сть

Высо

кая

проч

ност

ь

Сред

няя в

язко

сть

на из

лом

Сред

няя

изно

сост

ойко

сть

Высо

кая

изно

сост

ойко

сть

50


ПРИМЕЧАНИЯ

Примечания

Headquarters:

CERATIZIT S.A. LU-8232 MamerT. +352 31 20 85-1E. [email protected]

AustriaCERATIZIT Austria GmbHAT-6600 ReutteT. +43 5672 200-0E. [email protected]

BrazilCERATIZIT América Latina Ltda.Campinas, São Paulo 13069-310T. +55 19 3115 9500E. [email protected]

BulgariaCERATIZIT Bulgaria AGBG-5301 GabrovoT. +359 66 812 206E. [email protected]

ChinaCB-CERATIZIT XiamenCN-361022 JimeiT. +86 592 666 1000

Czech Republic / Slovak RepublicCERATIZIT Office Czech RepublicCZ-594 01 Velké MeziříčíT. +420 566 520 341E. [email protected]

France / Luxembourg / BelgiumCERATIZIT Luxembourg S.à r.l. LU-8232 MamerT. +352 31 20 85-1E. [email protected]

GermanyCERATIZIT Empfingen GmbHDE-72186 EmpfingenT. +49 7485 99802 0E. [email protected]

CERATIZIT Hitzacker GmbHDE-294566 HitzackerT. +49 5862 969 100E. [email protected]

Great BritainCERATIZIT UK Ltd. UK-Sheffield S9 1XUToll Free 0800 048 4877 / 4878T. +44 1925 261 161E. [email protected]

HungaryCERATIZIT Office HungaryHU-1138 BudapestT. +36 1 437 0930E. [email protected]

IndiaCERATIZIT India Pvt. Ltd.IN-Bengaluru 560099T. +91 80 4043 1262E. [email protected]

CERATIZIT India Pvt. Ltd.IN-Chennai 600037T. +91 44 4269 4350E. [email protected]

CERATIZIT India Pvt. Ltd.IN-Coimbatore 641009T. +91 4224 273 373E. [email protected]

CERATIZIT India Pvt. Ltd.IN-Gurgaon 122002T. +91 124 4018 481E. [email protected]

IndonesiaCB-CERATIZIT IndonesiaID-17530 BekasiT. +62-21-2961-2351

ItalyCERATIZIT Como S.p.A.IT-22040 Alserio (CO)T. +39 031 6349 211E. [email protected]

MexicoCERATIZIT México, S.A. de C.V.MX-76900 Corregidora, QROT. +52 442 225 9173E. [email protected]

NetherlandsCERATIZIT Nederland B.V.NL-4707 AT RoosendaalT. +31 165 55 08 00E. [email protected]

PolandCERATIZIT Office PolandPL-30-443 KrakówT. +48 12 252 8591E. [email protected]

Spain / PortugalCERATIZIT Ibérica Herramientas de Precisión S.L.ES-28660 Boadilla del Monte (Madrid)T. +34 91 351 0609E. [email protected]

SwitzerlandCERATIZIT Schweiz AGCH-Orpund 2552T. +41 32 344 9393

TaiwanCB-CERATIZIT TaipeiTW-24250 Hsin ChuangT. T: +886 2 8521 6688

USA / CanadaCERATIZIT USA, Inc.US-Warren, MI 48089-1833Toll free +1-800-783-2280T. +1-586-759-2280E. [email protected]

7003

366

MA-

PRO

-072

3-RU

-06/

18М

ы ос

тавл

яем

за с

обой

пра

во п

роиз

води

ть те

хнич

ески

е из

мен

ения

с ц

елью

усо

верш

енст

вова

ния

прод

укци

и.

Documents

2018 RU Надежные решения из твердых сплавов · 2020-05-18 · 4 AR ATERIA UTI CERATIZIT 5–6 5 6 7–17 7 8 9 10–13 14–17 18–33 19–21 22–27