Kombinasi peralatan pemrosesan canggih dan alat pemotong CNC berperforma tinggi dapat sepenuhnya mengerahkan efisiensinya dan mencapai manfaat ekonomi yang baik. Dengan pesatnya perkembangan bahan alat pemotong, berbagai jenis bahan alat pemotong baru telah sangat meningkatkan kinerja fisik, mekanik, dan pemotongannya, dan ruang lingkup aplikasinya juga terus berkembang.
1. Sifat dasar yang harus dimiliki material alat potong
Pemilihan bahan alat memiliki dampak yang signifikan terhadap masa pakai alat, efisiensi pemrosesan, kualitas pemrosesan, dan biaya pemrosesan. Alat pemotong harus tahan terhadap tekanan tinggi, suhu tinggi, gesekan, benturan, dan getaran selama pemotongan. Oleh karena itu, bahan perkakas harus memiliki sifat dasar sebagai berikut:
(1) Kekerasan dan ketahanan aus. Kekerasan material perkakas harus lebih tinggi dari material benda kerja, umumnya membutuhkan kekerasan lebih dari 60HRC. Semakin tinggi kekerasan material alat, semakin baik ketahanan ausnya.
(2) Kekuatan dan ketangguhan. Bahan perkakas harus memiliki kekuatan dan ketangguhan yang tinggi untuk menahan gaya pemotongan, benturan, dan getaran, serta untuk mencegah patah getas dan keruntuhan tepi perkakas.
(3) Tahan panas. Bahan perkakas memiliki ketahanan panas yang baik, dapat menahan suhu pemotongan yang tinggi, dan memiliki ketahanan oksidasi yang baik.
(4) Kinerja proses dan ekonomi. Bahan perkakas harus memiliki kinerja penempaan yang baik, kinerja perlakuan panas, dan kinerja pengelasan; Kinerja pemrosesan penggilingan, dan mengejar rasio kinerja terhadap harga yang tinggi.
2. Jenis, sifat, karakteristik, dan aplikasi material alat potong
A. Jenis, sifat, karakteristik, dan aplikasi alat dari bahan alat berlian
Intan adalah alotrop karbon, dan merupakan bahan terkeras yang ditemukan di alam. Alat pemotong berlian memiliki kekerasan tinggi, ketahanan aus, dan konduktivitas termal, dan banyak digunakan dalam pemrosesan bahan non-besi dan non-logam. Khususnya dalam pemotongan aluminium paduan aluminium dan silikon berkecepatan tinggi, alat berlian adalah varietas alat pemotong utama yang sulit diganti. Alat pemotong intan yang dapat mencapai efisiensi tinggi, stabilitas tinggi, dan pemesinan umur panjang adalah alat yang sangat diperlukan dan penting dalam pemesinan CNC modern.
2. Jenis, sifat, karakteristik, dan aplikasi alat dari bahan alat kubik boron nitrida
Jenis material superhard kedua, cubic boron nitride (CBN), disintesis dengan metode yang mirip dengan metode pembuatan intan, adalah yang kedua setelah intan dalam hal kekerasan dan konduktivitas termal. Ini memiliki stabilitas termal yang sangat baik dan tidak teroksidasi saat dipanaskan hingga 10.000 derajat di atmosfer. CBN
memiliki sifat kimia yang sangat stabil untuk logam besi dan dapat digunakan secara luas dalam pemrosesan produk baja.
3. Jenis, kinerja dan karakteristik bahan alat keramik dan aplikasi alat
Alat pemotong keramik dicirikan oleh kekerasan tinggi, ketahanan aus yang baik, ketahanan panas yang sangat baik dan stabilitas kimia, dan tidak mudah terikat dengan logam. Alat keramik memainkan peran yang sangat penting dalam pemesinan NC. Alat keramik telah menjadi salah satu alat utama untuk pemotongan berkecepatan tinggi dan pengerjaan material yang sulit. Alat keramik banyak digunakan dalam pemotongan berkecepatan tinggi, pemotongan kering, pemotongan keras dan bahan yang sulit dipotong. Alat keramik dapat secara efisien memproses bahan keras tinggi yang tidak dapat diproses dengan alat tradisional, menyadari "memutar alih-alih menggiling"; Kecepatan pemotongan optimal alat keramik bisa 2 ~ 10 kali lebih tinggi daripada alat karbida semen, sehingga sangat meningkatkan efisiensi produksi pemotongan; Bahan baku utama yang digunakan untuk bahan perkakas keramik merupakan unsur yang paling melimpah di kerak bumi. Oleh karena itu, promosi dan penerapan alat keramik sangat penting untuk meningkatkan produktivitas, mengurangi biaya pemrosesan, dan menghemat logam mulia yang strategis, dan juga akan sangat mendorong kemajuan teknologi pemotongan.
4. Kinerja dan karakteristik bahan perkakas yang dilapisi dan penerapan perkakas
Melapisi alat adalah salah satu cara penting untuk meningkatkan kinerjanya. Munculnya alat pemotong berlapis telah membuat terobosan signifikan dalam kinerja pemotongannya. Alat pemotong berlapis dilapisi dengan satu atau lebih lapisan senyawa tahan api dengan ketahanan aus yang baik pada badan alat dengan ketangguhan yang baik. Mereka menggabungkan matriks alat dengan lapisan keras, sehingga sangat meningkatkan kinerja alat. Alat pemotong berlapis dapat meningkatkan efisiensi pemesinan, meningkatkan akurasi pemesinan, memperpanjang masa pakai alat, dan mengurangi biaya pemesinan.
Sekitar 80 persen alat pemotong yang digunakan pada alat mesin CNC baru menggunakan alat berlapis. Alat berlapis akan menjadi variasi alat terpenting di bidang permesinan CNC di masa mendatang.
5. Jenis, sifat, karakteristik, dan aplikasi bahan pahat paduan keras
Alat pemotong paduan keras, terutama alat pemotong paduan keras yang dapat diindeks, adalah produk unggulan alat permesinan CNC. Sejak 1980-an, berbagai jenis alat pemotong atau bilah paduan keras yang terintegrasi dan dapat diindeks telah berkembang ke berbagai bidang alat pemotong. Di antara mereka, alat pemotong paduan keras yang dapat diindeks telah berkembang dari alat bubut sederhana dan penggilingan permukaan ke berbagai bidang alat yang presisi, kompleks, dan dibentuk.
Jenis alat pemotong paduan keras
Menurut komposisi kimia utama, paduan keras dapat dibagi menjadi paduan keras berbasis karbida tungsten dan paduan keras berbasis titanium karbida (TiC (N).
Karbida tersemen berbahan dasar tungsten karbida termasuk tungsten kobalt (YG), tungsten kobalt titanium (YT) dan penambahan karbida langka (YW). Mereka memiliki kelebihan dan kekurangan mereka sendiri. Komponen utamanya adalah tungsten carbide (WC), titanium carbide (TiC), tantalum carbide (TaC), niobium carbide (NbC), dll. Fase ikatan logam yang umum adalah Co.
Paduan keras berbasis karbon (nitrogen) titanium adalah paduan keras dengan TiC sebagai komponen utama (beberapa dengan tambahan karbida atau nitrida lain), dan fase pengikatan logam yang umum digunakan adalah Mo dan Ni.
ISO (Organisasi Internasional untuk Standardisasi) membagi pemotongan paduan keras menjadi tiga kategori:
Kelas K, termasuk Kl0-K40, setara dengan kelas YG di Tiongkok (terutama terdiri dari WC Co).
Kelas P, termasuk P01 hingga P50, setara dengan kelas YT di Tiongkok (terutama terdiri dari WC TiC Co).
Kelas M, termasuk M10 hingga M40, setara dengan kelas YW di Tiongkok (terutama terdiri dari WC TiC TaC (NbC) Co).
Setiap merek mewakili serangkaian paduan mulai dari kekerasan tinggi hingga ketangguhan maksimum dengan angka antara 01 dan 50.
6. Jenis, karakteristik, dan aplikasi alat pemotong baja berkecepatan tinggi
High Speed Steel (HSS) adalah jenis baja perkakas paduan tinggi yang mengandung sejumlah besar elemen paduan seperti W, Mo, Cr, dan V. Alat pemotong baja kecepatan tinggi memiliki kinerja komprehensif yang sangat baik dalam hal kekuatan, ketangguhan, dan kemampuan proses. Dalam alat pemotong yang rumit, terutama untuk pembuatan alat pengolah lubang, alat penggilingan, alat pemotong benang, bros, alat pemotong roda gigi, dan alat pemotong berbentuk tepi yang rumit lainnya, baja berkecepatan tinggi masih menempati posisi utama. Perkakas baja berkecepatan tinggi mudah untuk menggiling ujung tombak yang tajam.
Menurut tujuan yang berbeda, baja berkecepatan tinggi dapat dibagi menjadi baja berkecepatan tinggi untuk tujuan umum dan baja berkecepatan tinggi berperforma tinggi.
(1) Alat pemotong baja berkecepatan tinggi universal
Baja kecepatan tinggi universal. Secara umum, dapat dibagi menjadi dua kategori: baja tungsten dan baja tungsten molibdenum. Jenis baja berkecepatan tinggi ini mengandung (C) mulai dari 0.7 persen hingga 0.9 persen . Menurut kandungan tungsten yang berbeda dalam baja, dapat dibagi menjadi baja tungsten yang mengandung 12 persen atau 18 persen W, baja molibdenum tungsten yang mengandung 6 persen atau 8 persen W, dan baja molibdenum yang mengandung 2 persen atau tanpa W. Baja kecepatan tinggi universal memiliki tingkat kekerasan (63-66HRC) tertentu dan ketahanan aus, kekuatan dan ketangguhan tinggi, plastisitas dan kemampuan pemrosesan yang baik, dan banyak digunakan dalam pembuatan berbagai alat pemotong yang kompleks.
① Baja tungsten: Kelas umum baja tungsten baja berkecepatan tinggi universal adalah W18Cr4V, (disebut sebagai W18), yang memiliki sifat komprehensif yang baik dan kekerasan suhu tinggi 48,5HRC pada 6000 derajat. Ini dapat digunakan untuk memproduksi berbagai alat pemotong yang rumit. Ini memiliki keunggulan seperti kemampuan gerinda yang baik dan sensitivitas dekarburisasi yang rendah, tetapi karena kandungan karbida yang tinggi, distribusi yang tidak merata, partikel yang lebih besar, dan kekuatan dan ketangguhan yang rendah.
② Baja molibdenum tungsten: mengacu pada baja berkecepatan tinggi yang diperoleh dengan mengganti sebagian tungsten dalam baja tungsten dengan molibdenum. Kelas tipikal baja tungsten molybdenum adalah W6Mo5Cr4V2, atau disingkat M2. Partikel karbida M2 halus dan seragam, dengan kekuatan, ketangguhan, dan plastisitas suhu tinggi yang lebih baik daripada W18Cr4V. Jenis lain dari baja molibdenum tungsten adalah W9Mo3Cr4V (disingkat W9), yang memiliki stabilitas termal sedikit lebih tinggi daripada baja M2, kekuatan lentur dan ketangguhan yang lebih baik daripada W6M05Cr4V2, dan memiliki kemampuan mesin yang baik.
(2) Alat pemotong baja berkecepatan tinggi berkinerja tinggi
Baja berkecepatan tinggi berkinerja tinggi mengacu pada jenis baja baru yang menambahkan beberapa kandungan karbon, kandungan vanadium, dan elemen paduan seperti Co dan Al ke komposisi baja berkecepatan tinggi untuk tujuan umum, sehingga meningkatkan ketahanan panas dan ketahanan ausnya . Terutama ada kategori berikut:
① Baja berkecepatan tinggi karbon tinggi. Baja berkecepatan tinggi karbon tinggi (seperti 95W18Cr4V) memiliki kekerasan tinggi di ruangan dan suhu tinggi, sehingga cocok untuk pembuatan dan pemrosesan baja biasa dan besi tuang, mata bor, reamer, tap, dan pemotong penggilingan dengan persyaratan ketahanan aus yang tinggi, atau alat pemotong untuk memproses bahan yang lebih keras. Tidak cocok untuk menahan benturan besar.
② Baja berkecepatan tinggi vanadium tinggi. Grade tipikal, seperti W12Cr4V4Mo, (singkatnya EV4), dengan kandungan V meningkat menjadi 3 persen ~5 persen , memiliki ketahanan aus yang baik, dan cocok untuk memotong material dengan keausan tool yang baik, seperti serat, karet keras, plastik, dll., dan juga dapat digunakan untuk memproses baja tahan karat, baja berkekuatan tinggi, paduan suhu tinggi, dan bahan lainnya.
③ Baja berkecepatan tinggi kobalt. Ini adalah kobalt yang mengandung baja berkecepatan tinggi super keras dengan grade tipikal, seperti W2Mo9Cr4VCo8 (disebut sebagai M42), yang memiliki kekerasan tinggi hingga 69~70HRC. Sangat cocok untuk memproses bahan yang sulit diproses dengan mesin seperti baja tahan panas berkekuatan tinggi, paduan suhu tinggi, paduan titanium, dll. M42 memiliki kemampuan gerinda yang baik dan cocok untuk membuat alat pemotong yang presisi dan rumit, tetapi tidak cocok untuk bekerja di bawah kondisi pemotongan dampak.
④ Aluminium baja berkecepatan tinggi. Ini adalah aluminium yang mengandung baja berkecepatan tinggi super keras dengan grade tipikal, seperti W6Mo5Cr4V2Al (disingkat 501). Kekerasan suhu tinggi pada 6000 derajat juga mencapai 54HRC, dan kinerja pemotongan setara dengan M42. Sangat cocok untuk pembuatan pemotong penggilingan, mata bor, reamer, pemotong roda gigi, bros, dll., Dan digunakan untuk memproses bahan seperti baja paduan, baja tahan karat, baja berkekuatan tinggi, dan paduan suhu tinggi.
⑤ Baja berkecepatan tinggi super keras nitrogen. Tingkat tipikal, seperti W12M03Cr4V3N, disingkat (V3N), adalah baja berkecepatan tinggi super keras yang mengandung nitrogen dengan kekerasan, kekuatan, dan ketangguhan yang sebanding dengan M42. Ini dapat digunakan sebagai pengganti kobalt yang mengandung baja berkecepatan tinggi untuk pemotongan berkecepatan rendah dari material yang sulit dikerjakan dan pemesinan berpresisi tinggi berkecepatan rendah.
(3) Peleburan baja kecepatan tinggi dan metalurgi serbuk baja kecepatan tinggi
Menurut proses pembuatan yang berbeda, baja berkecepatan tinggi dapat dibagi menjadi baja berkecepatan tinggi leleh dan baja berkecepatan tinggi metalurgi serbuk.
① Peleburan baja berkecepatan tinggi: Baja berkecepatan tinggi biasa dan baja berkecepatan tinggi berperforma tinggi diproduksi menggunakan metode peleburan. Mereka dibuat menjadi alat pemotong melalui proses seperti peleburan, pengecoran ingot, dan pelapisan dan penggulungan. Masalah serius yang rawan terjadi pada peleburan baja kecepatan tinggi adalah segregasi karbida. Karbida keras dan rapuh tidak terdistribusi secara merata pada baja berkecepatan tinggi, dan ukuran butirannya kasar (hingga puluhan mikrometer), yang berdampak buruk pada ketahanan aus, ketangguhan, dan kinerja pemotongan perkakas baja berkecepatan tinggi.
② Baja Kecepatan Tinggi Metalurgi Serbuk (PM HSS): Baja Kecepatan Tinggi Metalurgi Serbuk (PM HSS) adalah cairan baja yang dilebur dalam tungku induksi frekuensi tinggi. Ini diatomisasi dengan argon bertekanan tinggi atau gas nitrogen murni, dan kemudian dipadamkan untuk mendapatkan struktur kristal yang halus dan seragam (bubuk baja berkecepatan tinggi). Serbuk yang dihasilkan kemudian ditekan ke dalam alat kosong pada suhu dan tekanan tinggi, atau dibuat terlebih dahulu menjadi billet baja dan kemudian ditempa dan digulung menjadi bentuk alat. Dibandingkan dengan baja berkecepatan tinggi yang diproduksi dengan metode peleburan, PM HSS memiliki keunggulan butiran karbida yang halus dan seragam, kekuatan, ketangguhan, dan ketahanan aus yang meningkat secara signifikan dibandingkan dengan baja berkecepatan tinggi yang dilebur. Alat PM HSS akan semakin berkembang dan menempati posisi penting di bidang alat CNC yang kompleks. Nilai tipikal, seperti F15, FR71, GFl, GF2, GF3, PT1, PVN, dll., dapat digunakan untuk memproduksi alat pemotong berukuran besar, tugas berat, dan tahan benturan, serta alat pemotong presisi.
