أداة القطع عالية السرعة: المواد والتطبيقات المتنوعة
تخيل قطع المعادن بدقة متناهية توفر الوقت وتقلل التكاليف. تُحدث أدوات القطع عالية السرعة ثورة في التصنيع من خلال توفير هذه الإمكانية بالذات. تستكشف هذه المقالة المواد...
هل تساءلت من قبل عن كيفية اختيار أفضل أداة قطع لماكينة التفريز باستخدام الحاسب الآلي؟ تتعمق هذه المقالة في الخصائص الأساسية وأنواع مواد أدوات القطع، وتشرح كيف يؤثر كل اختيار على الإنتاجية وطول عمر الأداة وجودة التصنيع. في النهاية، ستفهم العوامل الرئيسية التي تجعل مادة أداة القطع مناسبة لاحتياجاتك الخاصة، مما يضمن الكفاءة والدقة في مشاريعك لتشغيل المعادن.
في عملية قطع المعادن، يكون جزء القطع من الأداة مسؤولاً بشكل مباشر عن أعمال القطع. ولذلك، يشار عادةً إلى مادة جزء القطع من الأداة باسم مادة الأداة.
يُعد الاختيار المعقول لمادة الأداة جزءًا مهمًا من عملية القطع، حيث إنه يحدد إلى حد كبير مستوى إنتاجية القطع واستهلاك الأداة وتكاليف المعالجة، بالإضافة إلى حجم دقة التصنيع وجودة السطح.
تطوير أداة القطع يتم أيضًا تعزيز المواد وتأثرها بتطوير مواد قطع العمل.
سأشارككم اليوم أساسيات مواد أدوات القطع، بالإضافة إلى طرق اختيارها.
أثناء عملية القطع، تتعرض أدوات القطع لظروف قاسية بما في ذلك ضغوط القطع العالية والاحتكاك الشديد وقوى الصدمات الكبيرة. وتؤدي هذه العوامل إلى ارتفاع درجات حرارة القطع عند واجهة الأداة وقطعة العمل.
تتطلب أدوات القطع التي تعمل في مثل هذه البيئة القاسية التي تتميز بدرجات الحرارة العالية والضغط العالي والاحتكاك الشديد، مواد مختارة بعناية. يمكن أن يؤدي استخدام مواد غير مناسبة إلى تآكل سريع أو فشل سابق لأوانه أو كسر كارثي للأداة.
لذلك، يجب أن تمتلك مواد أداة القطع مجموعة محددة من الخصائص لضمان الأداء الأمثل وطول العمر الافتراضي:
الصلابة هي خاصية أساسية يجب أن تتمتع بها مواد الأدوات.
لقطع البُرادة من الشُّغْلة، يجب أن تكون صلابة الأداة أكبر من صلابة مادة الشُّغْلَة.
تتميز حافة القطع للأدوات المستخدمة لقطع المواد المعدنية عمومًا بصلابة أعلى من 60HRC.
بالنسبة لمواد فولاذ الأدوات الكربوني، يجب أن تكون الصلابة أعلى من 62HRC في درجة حرارة الغرفة.
تبلغ صلابة الفولاذ عالي السرعة 63-70HRC، بينما تبلغ صلابة أدوات الكربيد 89-93HRC.
تشير مقاومة التآكل إلى قدرة مادة الأداة على مقاومة التآكل.
بشكل عام، كلما زادت صلابة مادة الأداة، كانت مقاومة التآكل أفضل.
وتعتمد مقاومة التآكل على صلابة النقاط الصلبة (مثل الكربيدات والنتريدات وغيرها) في البنية المعدنية لمادة الأداة، وعدد هذه النقاط وحجم جزيئاتها وتوحيد توزيعها، وكذلك التركيب الكيميائي والقوة والبنية المجهرية ودرجة حرارة منطقة الاحتكاك لمادة الأداة.
إذا أُخذت جودة المادة في الاعتبار ولم تؤخذ درجة الحرارة في منطقة الاحتكاك والتآكل الكيميائي في الاعتبار، يمكن استخدام الطريقة التالية للتعبير عن مقاومة التآكل WR للمادة:
أين:
ولتمكين الأداة من العمل تحت ضغط كبير، بالإضافة إلى تحمل الصدمات والاهتزازات التي تحدث عادةً أثناء عملية القطع دون تقطيع أو كسر، يجب أن تتمتع مادة الأداة بالقوة والصلابة الكافية.
بشكل عام، كلما زادت صلابة مادة الأداة، زادت قوة القطع التي يمكن أن تتحملها.
المقاومة الحرارية هي المؤشر الأساسي المستخدم لقياس أداء القطع لمواد الأدوات.
وتقاس عادةً بقدرة الأداة على الحفاظ على الصلابة العالية ومقاومة التآكل والقوة والمتانة في درجات الحرارة العالية، والمعروفة أيضًا بالصلابة الحرارية.
كلما زادت صلابة مادة الأداة في درجات الحرارة العالية، كانت مقاومتها للحرارة أفضل. ستتمتع الأداة بمقاومة أعلى لدرجات الحرارة العالية للتشوه البلاستيكي ومقاومة التآكل، بالإضافة إلى سرعة قطع أعلى مسموح بها.
وبالإضافة إلى الصلابة في درجات الحرارة العالية، يجب أن تكون مادة الأداة قادرة أيضًا على مقاومة الأكسدة في درجات الحرارة العالية وأن تمتلك قدرات جيدة ضد الترابط ومقاومة الانتشار.
تُعرف هذه الخاصية باسم الثبات الكيميائي.
كلما كانت الموصلية الحرارية لمادة الأداة أفضل، كلما زادت سهولة توصيل حرارة القطع من منطقة القطع. وهذا يقلل من درجة حرارة جزء القطع من مادة الأداة، وبالتالي يقلل من تآكل الأداة.
غالبًا ما تتعرض أدوات القطع لصدمات حرارية كبيرة عند استخدامها بشكل متقطع أو عند استخدام سائل القطع. ونتيجة لذلك، يمكن أن تحدث تشققات داخل الأدوات وتتسبب في حدوث كسور.
يمكن التعبير عن قدرة مادة الأداة على مقاومة الصدمة الحرارية بمعامل الصدمة الحرارية R:
أين:
كلما زادت الموصلية الحرارية لمادة الأداة، كلما كان انتقال الحرارة للخارج أسهل. وهذا يقلل من تدرج درجة الحرارة على سطح الأداة.
يمكن أن يقلل معامل التمدد الحراري الصغير من التشوه الحراري.
يمكن أن يقلل معامل المرونة الصغير من سعة الإجهاد المتناوب الناجم عن التمدد الحراري.
يمكن لمواد الأدوات ذات المقاومة الجيدة للصدمات الحرارية استخدام سائل القطع في عملية القطع.
يجب ألا تتمتع أداة القطع بأداء قطع جيد فحسب، بل يجب أن تكون سهلة التصنيع أيضًا.
يستلزم هذا الشرط أن تتمتع مواد الأدوات بخصائص معالجة أفضل، مثل أداء التشكيل وأداء المعالجة الحرارية وأداء اللحام وأداء الطحن والتشوه البلاستيكي في درجات الحرارة العالية.
الاقتصاد هو أحد المؤشرات الأساسية لمواد الأدوات.
يجب أن يراعي تطوير مواد الأدوات حالة الموارد في البلاد، والتي لها أهمية اقتصادية واستراتيجية كبيرة.
على الرغم من أن بعض الأدوات باهظة الثمن للقطعة الواحدة، إلا أن عمرها التشغيلي الطويل يعني أن التكلفة المخصصة لكل قطعة ليست بالضرورة عالية. ولذلك، ينبغي مراعاة الأثر الاقتصادي عند اختيار الأداة.
وعلاوة على ذلك، تتطلب أنظمة المعالجة المتقدمة (مثل أنظمة أتمتة معالجة القطع وأنظمة التصنيع المرنة) أن يكون أداء القطع للأداة مستقرًا وموثوقًا ويمكن التنبؤ به ويتمتع بموثوقية عالية.
يسرد الجدول 1 الخواص الفيزيائية والميكانيكية لمواد الأدوات المختلفة. تختلف الخواص الفيزيائية والميكانيكية للمواد، كما تختلف استخداماتها أيضًا.
الجدول 1 الخواص الفيزيائية والميكانيكية لمواد الأدوات المختلفة
| نوع المادة الأداء | فولاذ عالي السرعة | كربيد أسمنتي | ركيزة كربيد الكربيد المستندة إلى TC(N) | السيراميك | PcBN | PCD | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| نظام K (WC-Co) | نظام P (WC-TIC-TaC-Co) | Al2O3 | Al2O3- TiC | Si3N4 | |||||
| الكثافة (جم/سم3) | 8.7-8.8 | 14-15 | 10-13 | 5.4-7 | 3.90-3.98 | 4.2-4.3 | 3.2-3.6 | 3.48 | 3.52 |
| HRA | 84-85 | 91-93 | 90-92 | 91-93 | 92.5-93.5 | 93.5-94.5 | 1350-1600 فولت هيدروجيني | 4500HV | ＞ 9000HV |
| قوة الانثناء / ميجا باسكال | 2000-4000 | 1500-2000 | 1300-1800 | 1400-1800 | 400-750 | 700-900 | 600-900 | 500-800 | 600-1100 |
| قوة الضغط / ميجا باسكال | 2800-3800 | 3500-6000 | 3000-4000 | 3500-5500 | 3000-4000 | 2500-5000 | 7000-8000 | ||
| صلابة الانكسار KIC / (MPa-m1/2) | 18-30 | 10-15 | 9-14 | 7.4-7.7 | 3.0-3.5 | 3.5-4.0 | 5-7 | 6.5-8.5 | 6.89 |
| معامل المرونة / ميجا باسكال | 210 | 610-640 | 480-560 | 390-440 | 400-420 | 360-390 | 280-320 | 710 | 1020 |
| الموصلية الحرارية (وات/(م-ك)) | 20-30 | 80-110 | 25-42 | 21-71 | 29 | 17 | 20-35 | 130 | 210 |
| معامل التمدد الحراري / (×10-6/ك) | 5-10 | 4.5-5.5 | 5.5-6.5 | 6.5-7.5 | 7 | 8 | 3.0-3.3 | 4.7 | 3.1 |
| مقاومة الحرارة / ℃ | 600-700 | 800-900 | 900-1000 | 1000-1100 | 1200 | 1200 | 1300 | 1000-1300 | 700-800 |
| نوع المادة | الكثافة النسبية | الصلابة HRC (HVC) | قوة الانحناء/جباسكالونات البوتاسيوم | صلابة الصدمة / (MJ / م2) | الموصلية الحرارية / (وات/م كلفن) | مقاومة الحرارة / درجة مئوية | نسبة سرعة القطع التقريبية | |
| فولاذ الأدوات | فولاذ الأدوات الكربوني | 7.6~7.8 | 60 ~ 65(81.2~84) | 2.16 | ≈41. 87 | 200~250 | 0. 32 ~ 0. 4 | |
| سبائك فولاذ الأدوات | 7.7~7.9 | 60 ~ 65(81. 2~84) | 2.35 | ≈41. 87 | 300~ 400 | 0. 48 ~ 0. 6 | ||
| فولاذ الأدوات عالي السرعة | 8.0~8.8 | 63 ~ 70(83 ~ 86. 6) | 1. 96 ~4. 41 | 0. 098 ~0. 588 | 16. 75 ~ 25. 1 | 600~ 700 | 1 ~ 1. 2 | |
| الكربيد الأسمنتي | التنجستن فئة الكوبالت | 14. 3 ~ 15. 3 | (89~91.5) | 1. 08 ~ 2. 16 | 0. 019 ~ 0. 059 | 75. 4~87. 9 | 800 | 3. 2 ~ 4. 8 |
| تنجستن تيتانيوم تيتانيوم فئة الكوبالت | 9. 35 ~ 13. 2 | (89 ~92.5) | 0. 882 ~ 1. 37 | 0. 0029 ~ 0. 0068 | 20. 9 ~ 62. 8 | 900 | 4 ~ 4.8 | |
| فئة تحتوي على كربيد التنتالوم كربيد، النيوبيوم | (~92) | ~ 1. 47 | 1000 ~ 1100 | 6~10 | ||||
| فئة قاعدة كربيد التيتانيوم كربيد التيتانيوم | 5. 56 ~ 6. 3 | (92 ~ 93. 3) | 0. 78 ~ 1. 08 | 1100 | 6~10 | |||
| سيراميك | سيراميك الألومينا | 3.6~4. 7 | (91~95) | 0. 44 ~ 0. 686 | 0. 0049 ~0. 0117 | 4. 19 ~ 20. 93 | 1200 | 8~12 |
| سيراميك كربيد الألومينا كربيد الألومينا المختلط | 0. 71 ~ 0. 88 | 1100 | 6~10 | |||||
| مادة فائقة الصلابة | نيتريد البورون المكعب | 3. 44~3. 49 | (8000 ~9000) | ≈0. 294 | 75.55 | 1300~1500 | ||
| الماس الاصطناعي | 3. 47 ~3. 56 | -10000 | 0. 21 ~ 0. 48 | 146. 54 | 700~ 800 | ≈25 | ||
يمكن تقسيم مواد الأدوات الشائعة الاستخدام إلى أربع فئات:
لا يناسب فولاذ الأدوات الكربوني وسبائك الفولاذ المصنوع من الفولاذ المصنوع من الفولاذ الكربوني سوى بعض الأدوات اليدوية والأدوات ذات سرعات القطع المنخفضة بسبب ضعف مقاومتها للحرارة.
لا يُستخدم السيراميك والماس ونتريد البورون المكعب إلا في تطبيقات محدودة.
أكثر مواد الأدوات استخدامًا حاليًا هي الفولاذ عالي السرعة والكربيد الأسمنتي.
الفولاذ عالي السرعة (HSS) عبارة عن فولاذ أدوات عالي السبائك يحتوي على المزيد من عناصر السبائك مثل التنجستن (W) والموليبدينوم (Mo) والكروم (Cr) والفاناديوم (V).
وقد اخترعها المهندس الميكانيكي الأمريكي تايلور والمهندس الميكانيكي الأمريكي وايت في عام 1898.
وكانت التركيبة في ذلك الوقت هي C 0.67%، وW 18.91%، وChr 5.47%، وV 0.29%، وMn 0.11%، والباقي حديد.
يمكن أن يتحمل درجة حرارة قطع تتراوح بين 550-600 درجة مئوية، ويمكن استخدام سرعة قطع تتراوح بين 25-30 م/دقيقة لقطع الفولاذ العام. وهذا يزيد من كفاءة معالجته بأكثر من 215 مرة مقارنةً بأداة الفولاذ المصنوعة من سبائك الصلب.
الفولاذ عالي السرعة عبارة عن مادة أداة ذات أداء شامل أفضل وأوسع نطاق من التطبيقات، كما أنها تتمتع بثبات حراري جيد. لا يزال من الممكن قطعه في درجات حرارة عالية تتراوح بين 500-600 ℃.
بالمقارنة مع فولاذ الأدوات الكربوني وسبائك الفولاذ، تزداد سرعة القطع بمقدار 1-3 مرات، وتزداد متانة الأداة بمقدار 10-40 مرة، أو أكثر. ونتيجة لذلك، يمكنها معالجة مجموعة واسعة من المواد من المعادن غير الحديدية إلى السبائك عالية الحرارة.
يتميز الفولاذ عالي السرعة بقوة وصلابة عالية ولديه درجة معينة من الصلابة ومقاومة التآكل. وتبلغ قوة ثنيها 2-3 أضعاف قوة ثني الكربيد الأسمنتي العام، و5-6 أضعاف قوة السيراميك، وتبلغ صلابتها 63-70HRC.
لذلك، فهي مناسبة لمختلف أدوات القطع ويمكن استخدامها أيضًا للمعالجة على الماكينات ذات الصلابة الضعيفة.
بالإضافة إلى ذلك، فإن عملية تصنيع الأدوات الفولاذية عالية السرعة بسيطة نسبيًا. فهي سهلة الشحذ، ويمكن تشكيل حافة القطع. وهذا أمر بالغ الأهمية لتصنيع الأدوات ذات الأشكال المعقدة. لذلك، يحتل الفولاذ عالي السرعة موقعًا أساسيًا في تصنيع الأدوات المعقدة، مثل المثاقب، والصنابير، وأدوات التشكيل، والدبابيس، وأدوات التروس.
أداء الفولاذ عالي السرعة أكثر ثباتًا من أداء كربيد الأسمنت والسيراميك، مما يجعله أكثر موثوقية للاستخدام في أدوات الماكينات الأوتوماتيكية.
استنادًا إلى العوامل المذكورة أعلاه، لا يزال الفولاذ عالي السرعة يمثل نسبة كبيرة من مواد الأدوات الحالية، على الرغم من ظهور مواد أدوات جديدة مختلفة باستمرار.
ومع ذلك، نظرًا للنقص العالمي في موارد العناصر الرئيسية مثل W و Co في أدوات HSS، فقد أصبحت مستنفدة بشكل متزايد، وأصبح محتواها يكفي فقط لمدة 40 إلى 60 عامًا.
تتناقص تدريجياً نسبة الأدوات المصنوعة من الصلب الصلب الصلب HSS في مواد الأدوات، حيث تتقلص بمعدل 1% إلى 2% سنوياً.
ومن المتوقع أن تستمر نسبة الصلب عالي السرعة في الانخفاض في المستقبل.
اتجاه تطوير أدوات القطع HSS تشمل الجوانب التالية:
وفقًا للاستخدامات المختلفة، يمكن تقسيم الفولاذ عالي السرعة إلى:
وفقًا لطرق المعالجة المختلفة, فولاذ عالي السرعة يمكن تقسيمها إلى:
يوضح الجدول 2 الخواص الميكانيكية للعديد من أنواع الفولاذ عالي السرعة شائعة الاستخدام.
الجدول 2 الخواص الفيزيائية والميكانيكية لدرجات الفولاذ عالي السرعة الشائعة الاستخدام
| الأنواع | الدرجات | الصلابة (HRC) | قوة الانثناء σM/GPa | صلابة التصادم αK/(MJ-m-2) | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| YB12-77 درجة YB12-77 | رمز AISI الأمريكي | ذات صلة رمز المصنع الصيني | درجة حرارة الغرفة | 500 درجة مئوية | 600 درجة مئوية | ||||
| الصحة والسلامة المهنية العامة | W18Cr4V (T1) | 63-66 | 56 | 48.5 | 2.94-3.33 | 0.176~0.314 | |||
| W6Mo5C4V2 (M2) | 63-66 | 55-56 | 47-48 | 3.43-3.92 | 0.294~0.392 | ||||
| W9Mo3Cr4V | 65-66.5 | __ | __ | 4-4.5 | 0.343-0.392 | ||||
| فولاذ عالي الأداء | فاناديوم عالي الفاناديوم | W12C4V4V4Mo (EV4) | 65~67 | __ | 51.7 | ≈3.136 | =0.245 | ||
| W6Mo5Cr4V3 (M3) | 65~67 | __ | 51.7 | ≈3.136 | ≈0.245 | ||||
| الكوبالتيفيروس | W6Mo5Cr4V4V2Co5 (M36) | 66-68 | __ | 54 | ≈2.92 | ≈0.294 | |||
| W2Mo9Cr4VCo8 (M42) | 67~70 | 60 | 55 | 2.665~3.72 | 0.225-0.294 | ||||
| الألومنيوم | W6Mo5Cr5Cr4V2Al (M2A1)(501) | 67~69 | 60 | 55 | 2.84-3.82 | 0.225-0.294 | |||
| W10Mo4Mo4Cr4V3Al (5F6) | 67-69 | 60 | 54 | 3.04-~3.43 | 0.196~0.274 | ||||
| W6Mo5Cr4V5SiNbAl (B201) | 66~68 | 57.7 | 50.9 | 3.53~3.82 | 0.255-0.265 | ||||
1. فولاذ عالي السرعة عام
تعتبر HSS العامة هي الأكثر استخدامًا، حيث تمثل حوالي 75% من إجمالي HSS.
إن محتوى الكربون للفولاذ عالي السرعة العام من 0.7% إلى 0.9%.
وفقًا لمحتوى التنجستن المختلف في الفولاذ، يمكن تقسيمه إلى:
عادةً ما تكون سرعة القطع للأدوات الفولاذية عالية السرعة العامة ليست عالية جدًا. فهي عادة لا تزيد عن 40-60 م/دقيقة عند قطع المواد الفولاذية العادية.
(1) فولاذ التنغستن
درجة الصلب النموذجية لصلب التنجستن هي الصلب W18.
ميزة الفولاذ W18 هي ميله المنخفض للسخونة الزائدة أثناء التبريد. ولأن محتوى الفاناديوم صغير، فإن قابلية الطحن جيدة. نظرًا لارتفاع محتوى الكربيد، تكون مقاومة التشوه البلاستيكي أكبر.
عيب هذا الفولاذ هو أن توزيع الكربيد غالبًا ما يكون غير متساوٍ، كما أن قوته وصلابته ليست قوية بما فيه الكفاية. كما أن اللدونة الحرارية ضعيفة، لذا فهو غير مناسب لتصنيعه في أدوات كبيرة المقطع.
ونظرًا لأوجه القصور المذكورة أعلاه وغيرها من الأسباب، يقل استخدام فولاذ W18 تدريجيًا في الوقت الحالي في الأماكن المحلية ونادرًا ما يستخدم في الخارج.
(2) فولاذ التنجستن والموليبدينوم
يُصنع فولاذ التنجستن والموليبدينوم عن طريق استبدال جزء من التنجستن بالموليبدينوم.
إذا كان الموليبدينوم في فولاذ التنجستن والموليبدينوم لا يزيد عن 5%، والتنجستن لا يقل عن 6%، ويفي [wW + (1.4 ~ 1.5) wMo] = 12% ~ 13%، فإن الموليبدينوم يمكن أن يحسن من قوة وصلابة الفولاذ دون المساس باستقراره الحراري.
الفولاذ النموذجي لصلب التنجستن والموليبدينوم هو W6Mo5Cr4V2 (يشار إليه باسم M2).
وتتمثل ميزة هذا الفولاذ في أنه يقلل من تفاوت عدد الكربيدات وتوزيعها.
بالمقارنة مع الفولاذ W18، تزداد قوة الانثناء في M2 بمقدار 10%-15%، وتزداد الصلابة بأكثر من 40%.
علاوة على ذلك، تتمتع أدوات المقطع العرضي الكبيرة أيضًا بنفس القوة والصلابة ويمكن تصنيعها بأحجام أكبر مع قوى تأثير أكبر.
إن اللدونة الحرارية لصلب التنجستن والموليبدينوم جيدة بشكل خاص، كما أن قابلية الطحن ممتازة أيضًا، مما يجعله فولاذًا عالي السرعة للأغراض العامة يستخدم في العديد من البلدان.
يتميز فولاذ التنجستن والموليبدينوم بثبات حراري أقل قليلاً من فولاذ W18. عند القطع بسرعات أعلى، يكون أداء القطع أقل قليلاً من أداء الفولاذ W18، ولكن لا يوجد فرق كبير بين الاثنين عند القطع بسرعات منخفضة.
عيب فولاذ التنجستن والموليبدينوم هو ميل المعالجة الحرارية إزالة الكربنةوالأكسدة الأسهل، ونطاق درجة حرارة التبريد الضيق، وأداء القطع في درجات الحرارة العالية الأسوأ قليلاً مقارنةً ب W18.
سلسلة فولاذ آخر من سلسلة فولاذ التنجستن والموليبدينوم المنتج في الصين هو W9Mo3Cr4V1 (يُعرف اختصارًا باسم W9).
قوة انثناءه وصلابة صدماته وثباته الحراري أعلى من M2. كما أن اللدونة الحرارية، ومتانة الأداة، وقابلية الطحن، والميل إلى إزالة الكربنة أثناء المعالجة الحرارية أعلى أيضًا من M2.
2. فولاذ عالي السرعة عالي الأداء
الفولاذ عالي السرعة عالي الأداء هو فولاذ جديد نوع الفولاذ يتكون عن طريق إضافة محتوى الكربون والفاناديوم والسبائك مع الكوبالت والألومنيوم وعناصر أخرى إلى الفولاذ العادي عالي السرعة. تشمل الأنواع الفولاذ عالي السرعة عالي الكربون، والفاناديوم عالي السرعة والفولاذ عالي السرعة والفولاذ عالي السرعة بالكوبالت والفولاذ عالي السرعة فائق الصلابة وما إلى ذلك.
يُعرف الفولاذ عالي السرعة عالي الأداء أيضًا باسم الفولاذ عالي السرعة عالي الثبات الحراري نظرًا لمقاومته الممتازة للحرارة. عند درجة حرارة عالية تتراوح بين 630-650 درجة مئوية، يمكنه الحفاظ على صلابة عالية تصل إلى 60HRC، مما يجعله مناسبًا لمعالجة المواد التي يصعب تصنيعها مثل الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ والسبائك عالية الحرارة, تيتانيوم السبائك، والفولاذ فائق القوة. وتبلغ متانة أدواته من 1.5 إلى 3 أضعاف متانة الفولاذ العادي عالي السرعة.
تتمثل عيوب هذا النوع من الفولاذ في أن قوته وصلابته أقل من تلك الخاصة بالفولاذ العادي عالي السرعة، كما أن الفولاذ عالي السرعة عالي الفاناديوم يتميز بضعف قابلية الطحن. لا يمكن للدرجات المختلفة من هذا النوع من الفولاذ تحقيق أداء قطع جيد إلا عند استخدامها في ظل ظروف القطع المحددة لها. خصائص مختلف أنواع الفولاذ عالي السرعة عالية الأداء تحد من استخدامها فقط ضمن نطاق معين.
وتشمل درجات الفولاذ النموذجية الفولاذ عالي السرعة عالي الكربون 9W6Mo5Cr4V2، والفولاذ عالي السرعة الفاناديوم W6Mo5Cr4V3، والفولاذ عالي السرعة الكوبالت W6Mo5Cr4V2Co5، والفولاذ فائق الصلابة عالي السرعة W2Mo9Cr4VCo8، W6Mo5Cr4V2Al، إلخ.
في السنوات الأخيرة، تطورت درجات الفولاذ عالي السرعة بسرعة، وخاصة الفولاذ عالي السرعة عالي الأداء الذي تم تطويره لتحسين كفاءة القطع.
وقد تجاوزت نسبة الفولاذ عالي السرعة المستخدم في الخارج من 20% إلى 30%.
تم التخلص من الفولاذ عالي السرعة التقليدي W18Cr4V بشكل أساسي واستبداله بالفولاذ عالي السرعة المحتوي على الكوبالت والفولاذ عالي الفاناديوم.
لا يمثل استخدام الفولاذ عالي السرعة في الصين سوى 31 تيرابايت إلى 51 تيرابايت إلى 3 تيرابايت من إجمالي استخدام الفولاذ عالي السرعة.
(1) W2Mo9Cr4VCo8 (M42 للاختصار)
وهو أحد أكثر أنواع الفولاذ عالي السرعة فائق الصلابة المحتوي على الكوبالت استخدامًا على نطاق واسع، ويتميز بخصائص شاملة جيدة وصلابة تتراوح بين 67 و70HRC.
تبلغ صلابة درجة الحرارة العالية عند 600 درجة مئوية 55HRC، مما يسمح بسرعات قطع أعلى.
يتمتع هذا الفولاذ بصلابة معينة ومحتوى منخفض من الفاناديوم، مما يؤدي إلى قابلية تشغيل جيدة للطحن.
يزيد وجود الكوبالت من صلابة التقسية والتوصيل الحراري للصلب ويقلل من معامل الاحتكاك.
تتميز الأدوات المصنوعة من هذا الفولاذ بمتانة محسنة بشكل كبير مقارنة بتلك المصنوعة من الفولاذ W18 و M2 عند معالجة السبائك المقاومة للحرارة والفولاذ المقاوم للصدأ. وكلما زادت صلابة المادة المعالجة، كلما كان التأثير أكثر أهمية.
هذا الصلب أغلى ثمناً بسبب محتواه العالي من الكوبالت.
(2) W6Mo5Cr4V2Al (يُرمز له اختصارًا بـ 501)
وهو عبارة عن فولاذ فائق السرعة فائق الصلابة يحتوي على الألومنيوم، وهو فولاذ فائق السرعة عالي الأداء طورته الصين بناءً على الظروف الوطنية.
يمكن أن يزيد الألومنيوم من قابلية ذوبان التنجستن والموليبدينوم والعناصر الأخرى في الصلب ويمكن أن يمنع نمو الحبيبات.
ولذلك، يتميز الفولاذ عالي السرعة المصنوع من الألومنيوم عالي السرعة بصلابة أعلى في درجات الحرارة العالية واللدونة الحرارية والصلابة.
يمكن أن يشكّل الألومنيوم طبقة من أكسيد الألومنيوم على سطح الأداة تحت تأثير درجة حرارة القطع، مما يقلل من الاحتكاك والترابط مع البُرادة.
يتميز فولاذ الألومنيوم عالي السرعة بأداء قطع ممتاز.
متطلبات عملية المعالجة الحرارية لهذا النوع من الفولاذ أكثر صرامة.
3. فولاذ مسحوق المعادن عالي السرعة
فولاذ مسحوق المعادن عالي السرعة عبارة عن فولاذ مصهور عالي السرعة يتم تفتيته بواسطة الأرجون عالي الضغط أو النيتروجين النقي للحصول مباشرةً على مسحوق فولاذ عالي السرعة ناعم.
ثم يُصنع المسحوق بعد ذلك في قضبان فولاذية كثيفة تحت درجة حرارة عالية وضغط مرتفع، وأخيرًا يتم تشكيل القضبان الفولاذية ولفها في فولاذ عالي السرعة من الصلب أو أداة.
تم تطوير الفولاذ عالي السرعة المصنوع من مسحوق المعادن لأول مرة بنجاح في السويد في الستينيات، وتمت تجربة الفولاذ عالي السرعة المصنوع من مسحوق المعادن المحلي لأول مرة في السبعينيات.
يتميز الصلب عالي السرعة المصنوع من مسحوق المعادن بالمزايا التالية:
لا يوجد انفصال كربيد، مما يحسن من القوة والصلابة و صلابة الفولاذ، وتصل قيمة الصلابة إلى 69-70HRC.
يضمن التماثلية المادية ويقلل من الإجهاد الداخلي والتشوه أثناء المعالجة الحرارية.
إن قابلية الطحن جيدة، وكفاءة الطحن أعلى بمقدار 2-3 مرات من كفاءة صهر الفولاذ عالي السرعة.
مقاومة جيدة للتآكل، والتي يمكن زيادتها بمقدار 20-30%.
هذا النوع من الفولاذ مناسب لتصنيع أدوات القطع للمواد التي يصعب تصنيعها، والأدوات كبيرة الحجم (مثل المواقد ومشكِّلات التروس)، والأدوات الدقيقة، والأدوات المعقدة التي تحتاج إلى قدر كبير من الطحن.
مع تقدم الإنتاج الصناعي، أصبحت السرعة العالية قطع الفولاذ لم تعد الأدوات تفي بمتطلبات التصنيع الآلي الفعال والتصنيع الآلي عالي الجودة ومختلف المواد التي يصعب تصنيعها.
ولذلك، تم اختراع كربيد التنغستن والكوبالت والتيتانيوم الأسمنتي بين عشرينيات وثلاثينيات القرن الماضي. تصل صلابته في درجة حرارة الغرفة إلى 89-93 HRA، ويمكنه تحمل درجات حرارة القطع فوق 800-900 ℃، ويمكن أن تصل سرعة القطع إلى 100 متر/دقيقة، وكفاءة القطع 5-10 أضعاف كفاءة القطع من الفولاذ عالي السرعة. لقد نما إنتاج كربيد الأسمنت بسرعة كبيرة في جميع أنحاء العالم، وأصبح أحد مواد الأدوات الرئيسية.
أدوات القطع الكربيدية هي المنتجات الرئيسية لـ أدوات التصنيع الآلي باستخدام الحاسب الآلي. في بعض البلدان، يتم تصنيع أكثر من 90% من أدوات الخراطة وأكثر من 55% من قواطع الطحن من الكربيد الأسمنتي، وهذا الاتجاه آخذ في الازدياد.
1. خصائص أداء الكربيد الأسمنتي
يُصنع الكربيد الأسمنتي من كربيدات معدنية حرارية (مثل TiC وWC وTaC وNbC وغيرها) ومواد رابطة معدنية (مثل Co وNiC وغيرها) من خلال تعدين المساحيق.
تتمثل خصائص أداء أدوات الكربيد الأسمنتي فيما يلي:
(1) صلابة عالية (1) صلابة عالية
يحتوي كربيد الأسمنت على نسبة عالية من الكربيد ونقطة انصهار عالية، وبالتالي صلابة عالية في درجة حرارة الغرفة.
تبلغ صلابة الكربيد الأسمنتي شائع الاستخدام 89-93 HRA، وهي أعلى بكثير من صلابة الفولاذ عالي السرعة. عند 540 ℃، يمكن أن تصل الصلابة إلى 82-87 HRA، أي ما يعادل صلابة الفولاذ عالي السرعة في درجة حرارة الغرفة (83-86 HRA).
تعتمد صلابة الكربيد الأسمنتي على نوع وكمية الكربيد، وسمك جزيئات المسحوق، ومحتوى المادة الرابطة. وكلما زادت صلابة الكربيد ونقطة انصهاره، زادت الصلابة الحرارية للكربيد الأسمنتي.
عندما يكون محتوى المادة الرابطة أعلى، تكون الصلابة أقل. كلما كان مسحوق الكربيد أدق، وكان محتوى المادة الرابطة ثابتًا، كانت الصلابة أعلى.
(2) قوة الانحناء والمتانة
تبلغ قوة ثني الكربيد الأسمنتي شائع الاستخدام 0.9-1.5 جيجا باسكال، وهي أقل بكثير من قوة الفولاذ عالي السرعة. وتبلغ قوة ثنيها 1/3-1/2 فقط من الفولاذ عالي السرعة، كما أن صلابتها ضعيفة أيضًا، حيث تبلغ 1/30-1/8 فقط من الفولاذ عالي السرعة.
ونتيجة لذلك، فإن أدوات الكربيد الأسمنتي ليست قادرة على تحمل اهتزازات القطع الكبيرة وأحمال الصدمات مثل الفولاذ عالي السرعة. عندما يكون محتوى المادة الرابطة أعلى، تكون قوة الانحناء أعلى، ولكن الصلابة أقل.
(3) الموصلية الحرارية
الموصلية الحرارية ل TiC أقل من تلك الخاصة ب WC. ولذلك، تكون الموصلية الحرارية لسبائك WC-TiC-Co أقل من سبيكة WC-Co، وتنخفض مع زيادة محتوى TiC.
(4) معامل التمدد الحراري
يكون معامل التمدد الحراري للكربيد الأسمنتي أصغر بكثير من معامل التمدد الحراري للفولاذ عالي السرعة. يكون معامل التمدد الخطي لسبائك WC-TiC-Co أكبر من معامل التمدد الخطي لسبائك WC-Co، ويزداد مع زيادة محتوى TiC.
(5) اللحام البارد المقاومة
البرد درجة حرارة اللحام من كربيد الأسمنت والفولاذ أعلى من الفولاذ عالي السرعة. بالإضافة إلى ذلك، تكون درجة حرارة اللحام على البارد لسبائك WC-TiC-Co والصلب أعلى من درجة حرارة سبائك WC-Co.
2. قواعد تصنيف وتعيين الكربيد الأسمنتي لأدوات القطع
تنقسم درجات كربيد الأسمنت لأدوات القطع إلى ست فئات: P، وM، وK، وN، وS، وH، وفقًا لمجالات الاستخدام المختلفة، كما هو موضح في الجدول 3.
تنقسم كل فئة كذلك إلى عدة مجموعات لتلبية متطلبات الاستخدام المختلفة وبناءً على مقاومة التآكل والصلابة المختلفة لمواد الكربيد الأسمنتي لأدوات القطع. ويتم تمثيل هذه المجموعات بأرقام مكونة من رقمين مثل 01 و10 و20.
عند الضرورة، يمكن إدراج رقم مجموعة تكميلي بين رقمي المجموعة، ويتم تمثيله بـ 05 و15 و25، إلخ.
الجدول 3 أنواع الكربيد الأسمنتي لأدوات القطع
| الأنواع | مجال الاستخدام |
| P | معالجة المواد ذات القطع الطويل مثل الصلب، والصلب المصبوب، والحديد الزهر القابل للطرق طويل القطع، إلخ. |
| M | سبيكة عامة لمعالجة الفولاذ المقاوم للصدأ، والفولاذ المصبوب، والفولاذ المنغنيز، والحديد الزهر القابل للطرق, سبائك الصلب، سبائك الحديد الزهر، إلخ. |
| K | تصنيع المواد ذات القطع القصير مثل الحديد الزهر والحديد الزهر المبرد والحديد القابل للطرق القصير, حديد زهر رماديإلخ. |
| N | معالجة المعادن غير الحديدية و المواد غير المعدنيةمثل الألومنيوم والمغنيسيوم والبلاستيك والخشب، إلخ. |
| S | معالجة السبائك المقاومة للحرارة وذات الجودة العالية مثل الفولاذ المقاوم للحرارة والسبائك التي تحتوي على النيكل والكوبالت والتيتانيوم وغيرها. |
| H | تصنيع مواد القطع الصلبة، مثل الفولاذ المقوى، والحديد الزهر المبرد، إلخ. |
3. التركيب الأساسي ومتطلبات الأداء الميكانيكي لكل درجة من درجات الكربيد الأسمنتي
يسرد الجدول 4 التركيب الأساسي ومتطلبات الأداء الميكانيكي لكل مجموعة من كربيد الأسمنت لأدوات القطع (مستخرج من GB/T 18376.1-2008).
الجدول 4 متطلبات الأداء الميكانيكية الأساسية للكربيد الأسمنتي
| المجموعات | المكونات الرئيسية | الخواص الميكانيكية | |||
|---|---|---|---|---|---|
| الأنواع | رقم المجموعة | صلابة روكويل HRA، ≥ | صلابة فيكرز هـ، ≥ | قوة الانثناء / ميجا باسكال رو، ≥ | |
| P | 01 | السبائك/سبائك الطلاء القائمة على سبائك TNC وWC مع Co (N+Mo، Ni+Co) كمادة رابطة | 92.3 | 1750 | 700 |
| 10 | 91.7 | 1680 | 1200 | ||
| 20 | 91 | 1600 | 1400 | ||
| 30 | 90.2 | 1500 | 1550 | ||
| 40 | 89.5 | 1400 | 1750 | ||
| M | 01 | خذ WC كأساس، وCo كمادة رابطة وأضف كمية صغيرة من سبيكة TiC (TaC، NbC) سبيكة/سبيكة طلاء. | 92.3 | 1730 | 1200 |
| 10 | 91 | 1600 | 1350 | ||
| 20 | 90.2 | 1500 | 1500 | ||
| 30 | 89.9 | 1450 | 1650 | ||
| 40 | 88.9 | 1300 | 1800 | ||
| K | 01 | خذ WC كأساس، وCo كمادة رابطة أو أضف كمية صغيرة من سبيكة TaC أو NbC أو سبيكة NbC/سبائك الطلاء. | 92.3 | 1750 | 1350 |
| 10 | 91.7 | 1680 | 1460 | ||
| 20 | 91 | 1600 | 1550 | ||
| 30 | 89.5 | 1400 | 1650 | ||
| 40 | 88.5 | 1250 | 1800 | ||
| N | 01 | خذ WC كقاعدة، وCo كعامل ربط، أو أضف كمية صغيرة من سبيكة/سبيكة طلاء TaC أو NbC أو CrC. | 92.3 | 1750 | 1450 |
| 10 | 91.7 | 1680 | 1580 | ||
| 20 | 91 | 1600 | 1650 | ||
| 30 | 90 | 1450 | 1700 | ||
| S | 01 | خذ WC كقاعدة، وCo كمادة رابطة أو أضف كمية صغيرة من سبيكة/سبيكة طلاء من TaC أو NbC أو TiC. | 92.3 | 1730 | 1500 |
| 10 | 91.5 | 1650 | 1580 | ||
| 20 | 91 | 1600 | 1650 | ||
| 30 | 90.5 | 1550 | 1750 | ||
| H | 01 | خذ WC كقاعدة، وCo كمادة رابطة أو أضف كمية صغيرة من سبيكة/سبيكة طلاء من TaC أو NbC أو TiC. | 92.3 | 1730 | 1000 |
| 10 | 91.7 | 1680 | 1300 | ||
| 20 | 91 | 1600 | 1650 | ||
| 30 | 90.5 | 1520 | 1500 | ||
| ملاحظة: 1. اختر واحدة من صلابة روكويل وصلابة فيكرز; 2. البيانات المذكورة أعلاه هي متطلبات كربيد الأسمنت غير المطلي، ويمكن تقليل المنتجات المطلية بنسبة 30-50 وفقًا لصلابة فيكرز المقابلة. | |||||
4. الكربيد الأسمنتي الشائع الاستخدام وخصائصه
تصنف المنظمة الدولية لتوحيد المقاييس ISO الكربيدات للقطع إلى ثلاث فئات:
قراءة ذات صلة: المعادن الحديدية مقابل المعادن غير الحديدية
(1) التنجستن والكوبالت (WC+Co)
رمز السبيكة هو YG، والذي يتوافق مع الفئة K القياسية الوطنية. يتكون هذا النوع من السبائك من WC و Co.
العلامات التجارية الشائعة الاستخدام المنتجة في الصين هي YG3X و YG6X و YG6 و YG6 و YG8، إلخ. يشير الرقم إلى النسبة المئوية لـ Co، ويشير X إلى الحبوب الدقيقة.
يحتوي كربيد YG الأسمنتي على حبيبات خشنة وحبيبات متوسطة وحبيبات دقيقة. وبوجه عام، تكون الكربيدات الأسمنتية (مثل YG6 وYG8) متوسطة الحبيبات.
يتميز الكربيد الأسمنتي ناعم الحبيبات (مثل YG3X، YG6X) بصلابة ومقاومة تآكل أعلى من الحبيبات المتوسطة عندما يكون محتوى الكوبالت هو نفسه، ولكن قوة الانحناء والصلابة أقل.
إن الكربيد الأسمنتي الدقيق الحبيبات مناسب لمعالجة بعض أنواع الحديد الصلب الخاص، والفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ، والسبائك المقاومة للحرارة، وسبائك التيتانيوم، والبرونز الصلب، والمواد العازلة الصلبة المقاومة للتآكل، إلخ.
يبلغ حجم حبيبات المرحاض من الكربيد الأسمنتي فائق الدقة 0.2-1 ميكرومتر، ومعظمها أقل من 0.5 ميكرومتر. ونظرًا لأن المرحلة الصلبة ومرحلة الترابط مشتتة للغاية، تزداد مساحة الترابط. عندما يتم زيادة محتوى الكوبالت بشكل مناسب، يمكن الحصول على قوة انثناء عالية بصلابة أعلى.
وكلما زاد محتوى الكوبالت في هذه السبيكة من الكوبالت، كانت الصلابة أفضل، ومناسبة للتشغيل الآلي الخشن. محتوى الكوبالت المنخفض مناسب للتشغيل الآلي النهائي. يتمتع هذا النوع من السبائك بصلابة جيدة وخصائص طحن وتوصيل حراري جيدة، وهو أكثر ملاءمة لمعالجة المواد الهشة التي تنتج برادة متقطعة ولها قوى قطع صدمية تعمل بالقرب من حافة القطع.
يُستخدم بشكل أساسي لمعالجة المواد الهشة مثل الحديد الزهر والبرونز ولكنه غير مناسب لمعالجة المواد الفولاذية. يحدث التصاق شديد عند درجة حرارة 640 ℃، مما يؤدي إلى تآكل الأداة وانخفاض المتانة.
(2) التنجستن تيتانيوم الكوبالت (WC+TiC+Co)
رمز السبيكة هو YT، والذي يتوافق مع الفئة P القياسية الوطنية. بالإضافة إلى WC، يحتوي الطور الصلب في هذا النوع من السبائك أيضًا على 5%-30% TiC.
والدرجات الشائعة الاستخدام هي YT5 وYT14 وYT15 وYT30، بمحتوى من الكوبالت يبلغ 5% و14% و15% و30%، ومحتوى الكوبالت المقابل هو 10% و8% و6% و4%.
يتميز هذا النوع من السبائك بصلابة أعلى ومقاومة أعلى للحرارة. وتتراوح صلابته بين 89.5 و92.5 HRA، وتبلغ قوة ثنيها 0.9-1.4 جيجا باسكال.
وهي تُستخدم بشكل أساسي لمعالجة المواد البلاستيكية مثل الأجزاء الفولاذية ذات الرقائق الشريطية الشكل. إذا كان محتوى TiC في السبيكة مرتفعًا، تتحسن مقاومة التآكل ومقاومة الحرارة، ولكن تنخفض القوة. لذلك، تختار المعالجة الخشنة عمومًا الدرجات التي تحتوي على محتوى أقل من TiC، وتختار المعالجة النهائية الدرجات التي تحتوي على محتوى أكبر من TiC.
تُستخدم بشكل أساسي لمعالجة الفولاذ والمعادن غير الحديدية. ولا يستخدم بشكل عام في معالجة المواد المحتوية على التيتانيوم لأن التقارب بين مكون التيتانيوم في السبيكة وعنصر التيتانيوم في مادة المعالجة سوف يسبب ظاهرة التصاق خطيرة ويجعل الأداة تتآكل بشكل أسرع.
(3) التنجستن والتيتانيوم والتنتالوم (النيوبيوم) والكوبالت [WC+TiC+TaC(Nb)+Co]
رمز السبيكة هو YW، والذي يتوافق مع الفئة M القياسية الوطنية. ويتحقق ذلك بإضافة كمية معينة من TaC(Nb) إلى تركيبة الكربيد الأسمنتي المذكورة أعلاه.
الدرجات الشائعة الاستخدام هي YW1 و YW2. يمكن أن تؤدي إضافة كمية معينة من TaC(Nb) إلى مكونات كربيد الأسمنت YT إلى تحسين قوة الانحناء, قوة الإجهادوالصلابة، وزيادة صلابة السبيكة وقوتها في درجات الحرارة العالية، وتحسين مقاومة الأكسدة والتآكل.
هذا النوع من الكربيد الأسمنتي ليس مناسبًا فقط للتشغيل الآلي شبه النهائي للحديد الزهر المبرد والمعادن غير الحديدية والسبائك ولكن أيضًا للتشطيب والتشطيب شبه النهائي للصلب عالي المنجنيز والصلب المقوى وسبائك الصلب وسبائك الصلب وسبائك الصلب المقاوم للحرارة. يُعرف باسم كربيد الأسمنت العام.
إذا تمت زيادة محتوى الكوبالت في هذه السبيكة بشكل مناسب، يمكن أن تكون القوة عالية جدًا. يمكن أن تتحمل الاهتزاز الميكانيكي والصدمات الحرارية الناتجة عن التغيرات الدورية في درجات الحرارة ويمكن استخدامها للقطع المتقطع.
إن المكونات الرئيسية للأنواع الثلاثة المذكورة أعلاه من الكربيد الأسمنتي هي المراحيض الأسمنتية، لذلك يمكن الإشارة إليها مجتمعةً باسم كربيد الأسمنت القائم على المراحيض.
(4) قاعدة TiC (N) (WC+TiC+Ni+Ni+Mo)
رمز السبيكة هو YN، وهي سبيكة TiC-Ni-Mo مع TiC كمكوّن رئيسي (يُضاف إلى بعضها كربيدات ونتريدات أخرى). تكون صلابة هذا النوع من السبائك عالية جدًا، 90-94 HRA، وتصل إلى مستوى السيراميك.
يتميز بمقاومة عالية للتآكل ومقاومة عالية للتآكل، ومقاومة عالية للحرارة ومقاومة عالية للأكسدة، وثبات كيميائي جيد، وتقارب منخفض مع مواد العمل، ومعامل احتكاك منخفض، وقدرة قوية على مقاومة الالتصاق.
ولذلك، يمكن تحسين متانة الأداة عدة مرات أكثر من الكربيد الأسمنتي القائم على WC. تُستخدم الكربيدات الأسمنتية القائمة على TiC(N) بشكل عام للتشطيب وشبه التشطيب.
وهي مناسبة بشكل خاص للقِطع الكبيرة والطويلة أو القِطع ذات دقة تصنيع عالية ولكنها غير مناسبة للتشغيل الآلي الخشن والقطع منخفض السرعة مع حمل الصدمات.
5. كربيد أسمنتي جديد
(1) كربيد أسمنتي دقيق الحبيبات وفائق الدقة
يبلغ حجم حبيبات مرحاض WC في الكربيد الأسمنتي العادي عدة ميكرون، ويبلغ متوسط حجم حبيبات السبيكة ذات الحبيبات الدقيقة حوالي 1.5 ميكرومتر.
يبلغ حجم حبيبات السبائك فائقة النعومة 0.2-1 ميكرومتر، ومعظمها أقل من 0.5 ميكرومتر.
في السبيكة ذات الحبيبات الدقيقة، تكون المرحلة الصلبة ومرحلة الترابط مشتتة بشكل كبير، مما يزيد من مساحة الترابط ويحسن من قوة الترابط. ولذلك، تكون صلابتها وقوتها أعلى من السبائك ذات التركيبة نفسها.
وتزداد الصلابة بمقدار 1.5-2 HRA، وتزداد قوة الانحناء بمقدار 0.6-0.8 جيجا باسكال. وعلاوة على ذلك، يمكن أيضًا تحسين الصلابة في درجات الحرارة العالية، مما يقلل من ظاهرة تقطيع الحافة المتولدة أثناء القطع بسرعة منخفضة ومتوسطة.
في عملية إنتاج السبائك ذات الحبيبات فائقة النعومة، بالإضافة إلى استخدام مسحوق WC الناعم، يجب أيضًا إضافة مثبطات التتبع للتحكم في نمو الحبيبات. تكلفة عملية التلبيد المتقدمة أعلى.
يُستخدم الكربيد الأسمنتي فائق النعومة في الغالب في سبائك YG. وقد تم تحسين صلابتها ومقاومتها للتآكل بشكل كبير، كما تم تحسين قوة ثنيها وصلابتها في الصدمات، وهي قريبة من الفولاذ عالي السرعة.
وهي مناسبة لقواطع التفريز صغيرة الحجم، والمثاقب، وما إلى ذلك، ويمكن استخدامها لمعالجة المواد عالية الصلابة والمواد التي يصعب معالجتها.
(2) كربيد الأسمنت المغلف
أدوات كربيد الأسمنت المغلفة هي تطور رئيسي آخر في تطبيق مواد أدوات كربيد الأسمنت. فهي تجمع عضويًا بين المواد الصلبة والمواد المقاومة للتآكل من خلال الطلاء، وبالتالي تغيير الخصائص الميكانيكية الشاملة لشفرات الكربيد الأسمنتي وزيادة عمرها التشغيلي بمقدار 2 إلى 5 مرات.
تطورها سريع للغاية. وفي بعض البلدان المتقدمة، يمثل استخدامه أكثر من نصف إجمالي استخدام مواد أدوات كربيد الأسمنت في بعض البلدان المتقدمة.
تعمل الصين حاليًا بنشاط على تطوير هذا النوع من أدوات القطع، وقد تم استخدام شفرات الكربيد المغلفة CN15 و1N25 و CN35 و CN16 و CN26 وغيرها من شفرات الكربيد المغلفة في الإنتاج.
(3) كربيد أسمنتي عالي السرعة قائم على الفولاذ عالي السرعة
ويستخدم TiC أو WC كمرحلة صلبة (30% إلى 40%) والفولاذ عالي السرعة كمرحلة ربط (70% إلى 60%)، وهو مصنوع من مسحوق المعادن. يتراوح أداؤها بين الفولاذ عالي السرعة والكربيد الأسمنتي. يمكن تشكيله وقطعه ومعالجته بالحرارة ولحامه. الصلابة في درجة حرارة الغرفة هي 70-75 HRC، ومقاومة التآكل أعلى 6-7 مرات من الفولاذ عالي السرعة. ويمكن استخدامه لتصنيع الأدوات المعقدة مثل المثاقب، وقواطع الطحن، والطرقات، والمقابض والمقابض ومعالجة الفولاذ المقاوم للصدأ، والفولاذ المقاوم للحرارة، والمعادن غير الحديدية.
يتميز الكربيد الأسمنتي عالي السرعة القائم على الفولاذ عالي السرعة بتوصيل حراري ضعيف، ويسهل ارتفاع درجة حرارته، كما أن أداءه في درجات الحرارة العالية أسوأ من الكربيد الأسمنتي. يتطلب تبريدًا كافيًا أثناء القطع وهو غير مناسب للقطع عالي السرعة.
(1) عند معالجة قطع العمل من المواد العادية، يتم استخدام الفولاذ العادي عالي السرعة والكربيد الأسمنتي بشكل عام. يمكن اختيار درجات المواد عالية الأداء والمواد الجديدة للأدوات عند معالجة المواد التي يصعب معالجتها آليًا. يجب النظر في إدخالات CBN و PCD فقط عند معالجة المواد عالية الصلابة أو عندما لا يمكن لمواد الأدوات التقليدية في المعالجة الدقيقة تلبية متطلبات دقة المعالجة.
(2) من الصعب النظر بشكل كامل في قوة وتكوين وصلابة ومقاومة التآكل لأي مادة أداة قطع. عند اختيار درجة مادة الأداة، ينبغي النظر في قابلية التشغيل الآلي وظروف المعالجة لمادة قطعة العمل. عادةً ما يتم النظر في مقاومة التآكل في البداية، وينبغي حل مشكلة التقطيع باستخدام معلمات هندسية معقولة للأداة قدر الإمكان. فقط عندما تكون مادة الأداة هشة للغاية وتتسبب في التقطيع، يكون من الضروري تقليل متطلبات مقاومة التآكل واختيار درجة ذات قوة وصلابة أفضل.
في ظل الظروف العادية، عند القطع بسرعات منخفضة، تكون عملية القطع غير مستقرة ويسهل حدوث التقطيع. يُنصح باختيار درجة مادة أداة ذات قوة وصلابة جيدة. في القطع عالي السرعة، يكون لدرجة حرارة القطع أكبر تأثير على تآكل مواد الأداة. يوصى باختيار درجات مواد الأدوات من السلع الاستهلاكية المعمرة ذات خصائص طحن جيدة.
بصفتي مؤسس شركة MachineMFG، فقد كرّستُ أكثر من عقد من حياتي المهنية في مجال تصنيع المعادن. وقد أتاحت لي خبرتي الواسعة أن أصبح خبيرًا في مجالات تصنيع الصفائح المعدنية، والتصنيع الآلي، والهندسة الميكانيكية، وأدوات الماكينات للمعادن. أفكر وأقرأ وأكتب باستمرار في هذه المواضيع، وأسعى باستمرار للبقاء في طليعة مجال عملي. فلتكن معرفتي وخبرتي مصدر قوة لعملك.
AR 
EN 
DE 
ES 
FR 
IT 
JA 
NL 
PT 
PT_BR 
RU 
KO