Seramik bıçakların avantajları ve dezavantajları

Seramik aletler, mükemmel yüksek sıcaklık dirençleri ve yüksek hızlı işleme özellikleri nedeniyle metal kesme alanında giderek daha geniş bir uygulama beklentisi göstermiştir. Bununla birlikte, sektördeki seramik aletlerin sınırlı anlaşılması nedeniyle, birçok işleme şirketi bu tür bir aracın potansiyelini henüz tam olarak kullanmamıştır ve bazı alanlardaki geleneksel araçların değiştirilmesinde fizibilite ve ekonomisini bile fark etmemiştir.

 

1. seramik aletlerin temel avantajları

Seramik malzemeler kesme sırasında mükemmel termal iletkenliğe sahiptir, bu da kesme alanında üretilen büyük miktarda ısıyı, son kenardan uzaklaştırabilir, böylece son kenarın ömrünü uzatabilir ve genel takım ömrünü iyileştirebilir. Aksine, çimentolu karbür, kübik bor nitrür (CBN) ve polikristalin elmas (PCD) gibi yaygın olarak kullanılan malzemeler zayıf termal iletkenliğe sahiptir ve ısı, hızlandırılmış alet aşamasına neden olan kesme kenarının yakınında kolayca konsantre edilir.

İyi termal iletkenlik nedeniyle, seramik aletler çok daha yüksek doğrusal hızlarda kesilebilir. Örneğin, ısıya dayanıklı alaşımları işlerken, çimentolu karbür aletlerinin tipik kesme hızı yaklaşık 125 SFM'dir (dakikada yüzey feet), seramik aletlerin kesme hızı 800 ila 1500 SFM'ye ulaşabilir ve bazı gelişmiş seramik malzemeler 1600 SFM'ye bile ulaşabilir. Bu yüksek hızlı işleme özelliği, birim zaman başına üretim verimliliğini önemli ölçüde artırır.

 

2. Seramik aletlerin sınırlamaları

Yüksek hızlı işlemenin avantajlarına rağmen, seramik aletlerin de bazı sınırlamaları vardır. Birincisi, malzemenin kendisinin sertliği ve kırılganlığı nedeniyle, seramik aletlerin çok keskin kenarlar üretmesi zordur, bu da çimentolu karbür aletlerinden daha düşük kesme keskinliğine neden olur. Buna ek olarak, seramik aletler yüksek üretim maliyetine sahiptir. Örnek olarak endekslenebilir ekler alarak, seramik ekler oluştuktan sonra çok fazla hassas öğütme işlemi gerektirir ve çimentolu karbür gibi düşük maliyetli kütle üretimi elde etmek zordur. Belirli boyut ve şekil gereksinimlerine bağlı olarak, seramik eklerin fiyatı geleneksel eklerin 1,5 ila 4 katı olabilir; Ve bütün bir seramik aletin maliyeti, sıradan araçların maliyeti 2 ila 4 kat olabilir.

Ayrıca, yüksek hızlı çalışma yüksek ekipman gerektirir. Bazı şirketler seramik araçlarla ilgilense de, genellikle seramik araçların performansına tam olarak oyun veremezler, çünkü takım tezgahları gerekli yüksek iş mili hızına ulaşamaz veya ilgili araç parametre bilgisinden yoksundur.

 

3. Tipik uygulama alanları

Seramik aletler, aşağıdakiler dahil ancak bunlarla sınırlı olmamak üzere çeşitli yüksek sıcaklık, yüksek sertlik veya yapımı zor malzemelerde yaygın olarak kullanılmaktadır:

1. Yüksek sertlikli paslanmaz çelik
Seramik aletler, 32 ila 35 veya daha yüksek bir rockwell sertliğine sahip paslanmaz çelik işlemek için uygundur. Bu kadar yüksek sertlik koşulları altında, işleme alanının sıcaklığı son derece yüksektir ve seramiklerin termal stabilitesi ve yüksek hızlı performansı tamamen kullanılır. İşlenen malzemenin sertliği düşükse, kesme ısısı birikimi nedeniyle yüzey erimesine veya hatta yanma problemlerine neden olmak kolaydır.

 

2. Toz metalurji malzemeleri
Toz metalurjisi otomotiv parçalarının üretiminde yaygın olarak kullanılmaktadır. Hem aşındırıcı hem de yüksek sıcaklık özelliklerine sahiptir ve araç çok hızlı giyer. CBN araçları genellikle işleme için kullanılsa da, maliyetleri son derece yüksektir. Seramik aletler bu tür malzemeler üzerinde iyi performans gösterir ve CBN'den önemli ölçüde daha ucuzdur.

 

3. sıkıştırılmış grafit dökme demir (CGI)
CGI, dizel motor silindir bloklarının üretiminde yaygın olarak kullanılan yeni bir yüksek mukavemetli dökme demirdir. Geleneksel araçların giyilmesi çok kolay ve pahalıdır. Seramik aletler CGI işlemede iyi maliyet etkinliği gösterir ve hizmet ömrü karbür araçlarının 10 katından daha fazla ulaşabilir.

 

4. Alternatif öğütme işlemi
Bazı yüksek sertlik parçalarının işlenmesinde, seramik aletler harici silindirik taşlama veya yüzey taşlama işlemlerinin yerini alabilir, malzeme giderme oranını önemli ölçüde artırabilir ve genel işlem süresini azaltabilir. Aynı zamanda, taşlama tekerleği oluşturmanın sınırlamalarından farklı olarak, seramik aletler CNC programlama yoluyla daha esnek işleme konturları elde edebilir.

 

5. Elektrospark işlenmesinin değiştirilmesi (EDM)
Bazı kalıp üretiminde veya sertleştirme donanım işlemesinde, seramik uç fabrikaları elektrot deşarjı oluşumundaki kaba işleme işleminin yerini alabilir, malzemeleri hızlı bir şekilde çıkarabilir ve böylece gereken elektrot sayısını ve işleme sürelerini azaltabilir.

 

4. Malzeme ve süreçlerde yeni ilerleme

Son yıllarda, seramik takım malzemeleri ve süreçleri sürekli olarak güncellendi, bu da mekanik özelliklerini önemli ölçüde geliştirdi ve uyarlanabilirlik. Örneğin:

Seramik Bıyık Takviyeli Malzemeler: Seramik matrisindeki takviye faz yapıları (bıyıklar gibi) büyüterek, aletin çatlak direnci ve darbe direnci büyük ölçüde iyileştirilir, bu da kaba işleme ve süreksiz kesme koşulları için uygundur.

 

Kompozit Seramik Yapısal Malzemeler: Yeni Malzemeler Seramikleri ve karbürleri ağ bir şekilde birleştirir ve seramik termal iletkenlik ve karbür termal iletim yollarının sinerjistik etkisini kullanır. Kobalt bağlayıcı eklenmeden, ısı difüzyon verimliliği ve takım ömrü geliştirilir. Bu tip malzeme, uçak motorları gibi yüksek sıcaklık alaşımlarının işlenmesinde kullanılmıştır ve kesme hızı geleneksel seramiklerin iki katına ulaşabilir.

 

Çözüm

Seramik aletlerin teknolojik ilerlemesi onları yüksek sıcaklık alaşımları, toz metalurjisi, CGI ve bazı geleneksel taşlama alanlarında oldukça rekabetçi hale getirmiştir. Yüksek maliyet, dar işleme penceresi ve sınırlı takım şekli gibi hala sorunlar olsa da, kesme hızını artırma, işleme döngüsünü azaltma ve araç ömrünü uzatma avantajları göz ardı edilemez. Takım tezgahı teknolojisinin sürekli ilerlemesi ve kullanım deneyiminin birikimi ile seramik araçların daha fazla alanda yaygın olarak kullanılması beklenmektedir.