Предимства и недостатъци на керамичните ножове

Керамичните инструменти показват все по-широка перспектива за приложение в областта на рязането на метали поради отличната им висока температурна съпротивление и високоскоростни възможности за обработка. Въпреки това, поради ограниченото разбиране на керамичните инструменти в индустрията, много компании за обработка все още не са използвали напълно потенциала на този тип инструменти и дори не са реализирали неговата осъществимост и икономика при замяна на традиционните инструменти в някои области.

 

1. Основни предимства на керамичните инструменти

Керамичните материали имат отлична топлопроводимост по време на рязане, което може ефективно да извърши голямо количество топлина, генерирана в зоната на рязане далеч от режещия ръб, като по този начин удължава живота на режещия ръб и подобрява общия живот на инструмента. За разлика от тях, често използваните материали като циментиран карбид, кубичен бор нитрид (CBN) и поликристален диамант (PCD) имат лоша топлопроводимост, а топлината лесно се концентрира близо до режещия ръб, което води до ускорено износване на инструмента.

Поради добрата топлопроводимост, керамичните инструменти могат да бъдат отрязани с много по -високи линейни скорости. Например, при обработване на топлинни устойчиви сплави, типичната скорост на рязане на циментирани карбидни инструменти е около 125 sfm (повърхностни крака в минута), докато скоростта на рязане на керамичните инструменти може да достигне от 800 до 1500 sfm, а някои напреднали керамични материали могат дори да достигнат 1600 SFM. Тази висока скорост на обработка значително подобрява ефективността на производството за единица време.

 

2. Ограничения на керамичните инструменти

Въпреки предимствата на високоскоростната обработка, керамичните инструменти също имат някои ограничения. Първо, поради твърдостта и бързината на самия материал, за керамичните инструменти е трудно да се произвеждат много остри ръбове, което води до по -ниска острота на рязане, отколкото циментираните карбидни инструменти. В допълнение, керамичните инструменти имат високи производствени разходи. Като пример за индексируеми вложки, керамичните вложки изискват много прецизни процеси на смилане след формиране и е трудно да се постигне производство на нискотарифни масови производство като циментиран карбид. В зависимост от специфичните изисквания за размер и форма, цената на керамичните вложки може да бъде 1,5 до 4 пъти по -голяма от традиционните вложки; и цената на цял керамичен инструмент може да бъде 2 до 4 пъти по -голяма от тази на обикновените инструменти.

В допълнение, високоскоростната работа изисква високо оборудване. Въпреки че някои компании се интересуват от керамични инструменти, те често не могат да дават пълна игра на работата на керамичните инструменти, тъй като машинните инструменти не могат да достигнат необходимата висока скорост на шпиндела или да липсват съответните познания на параметъра на инструмента.

 

3. Типични области на приложение

Керамичните инструменти се използват широко в различни високотемпературни, високопоставени или трудни материали, включително, но не само, до следното:

1. Неръждаема стомана с висока твърдост
Керамичните инструменти са подходящи за обработка на неръждаема стомана с твърдост на Rockwell от 32 до 35 или повече. При толкова високи условия на твърдост температурата на зоната на обработка е изключително висока и топлинната стабилност и високоскоростните характеристики на керамиката са напълно използвани. Ако твърдостта на преработения материал е ниска, е лесно да се причини повърхностно топене или дори проблеми с изгарянето поради натрупването на рязане на топлина.

 

2. Металургични материали на прах
Праховата металургия се използва широко при производството на автомобилни части. Той има както абразивни, така и високотемпературни характеристики, а инструментът се носи много бързо. Въпреки че CBN инструментите обикновено се използват за обработка, цената им е изключително висока. Керамичните инструменти се представят добре на такива материали и са значително по -евтини от CBN.

 

3. Уплътнен графитен чугун (CGI)
CGI е нов тип чугун с висока якост, който се използва широко при производството на цилиндрови блокове на дизелови двигатели. Традиционните инструменти са много лесни за носене и скъпи. Керамичните инструменти показват добра ефективност на разходите при обработката на CGI, а животът им на обслужване може да достигне повече от 10 пъти по-голям от този на карбидните инструменти.

 

4. Алтернативен процес на смилане
При обработката на някои части с висока тежка, керамичните инструменти могат да заменят външните цилиндрични процеси на смилане или повърхностно смилане, значително да подобрят скоростта на отстраняване на материала и да намалят общото време на обработка. В същото време, за разлика от ограниченията на формирането на колелата, керамичните инструменти могат да постигнат по -гъвкави контури за обработка чрез програмиране на ЦПУ.

 

5. Замяна на електрозащита (EDM)
При някои производствени обработки на матрици или втвърдяване на хардуерната обработка на керамичните крайни мелници могат да заменят грубия процес на обработка в образуването на електродно изпускане, бързо премахват материалите и по този начин да намалят броя на необходимите електроди и времето им за обработка.

 

4. Нов напредък в материалите и процесите

През последните години материалите и процесите на керамичните инструменти непрекъснато се актуализират, като значително подобряват техните механични свойства и обработка на адаптивността. Например:

Керамични подсилени материали: Чрез отглеждане на фазови конструкции на фазови (като мустаци) в керамичната матрица, устойчивостта на пукнатина и устойчивостта на удар на инструмента са значително подобрени, което го прави подходящ за груба обработка и прекъснати условия на рязане.

 

Композитни керамични структурни материали: Новите материали комбинират керамика и карбиди по мрежов начин и използват синергичния ефект на керамичната топлопроводимост и карбидните термични проводими пътища. Без добавяне на кобалтово свързващо вещество, ефективността на топлинната дифузия и животът на инструмента се подобряват. Този тип материал е използван при обработката на високотемпературни сплави като двигатели на самолети, а скоростта на рязане може да достигне два пъти тази на традиционната керамика.

 

Заключение

Технологичният прогрес на керамичните инструменти ги направи силно конкурентоспособни в областта на високотемпературни сплави, металургия на прах, CGI и някои традиционни шлайфащи. Въпреки че все още има проблеми като висока цена, тесен прозорец за обработка и ограничена форма на инструменти, нейните предимства за увеличаване на скоростта на рязане, намаляване на цикъла на обработка и разширяването на живота на инструмента не могат да бъдат игнорирани. С непрекъснатото развитие на технологията на машинните инструменти и натрупването на опит в употребата се очаква керамичните инструменти да бъдат широко използвани в повече области.