Bij het verspanen van metaal bepaalt de keuze van het vingerfreesmateriaal niet alleen de standtijd en de nauwkeurigheid van de bewerking, maar heeft ook rechtstreeks invloed op de productie-efficiëntie, de machinebelasting en de kwaliteit van het eindproduct. Kobalt enCarbidezijn de twee meest gebruikte soorten vingerfrezen in de industriële productie, en verschillen aanzienlijk in hun hardheid, taaiheid, hittebestendigheid en kosteneffectiviteit.
Wat zijn kobalteindfrezen
Kobalteindfrezen zijn snel-snelheidsstaal (HSS) waaraan een bepaald percentage kobalt is toegevoegd (doorgaans 5% tot 8%). Veel voorkomende kwaliteiten zijn M35 (5% kobalt) en M42 (8% kobalt). De toevoeging van kobalt wijzigt het secundaire hardingsmechanisme van het staal, waardoor het hardheidsverlies bij snijden op hoge- temperaturen wordt vertraagd.
Kernprestatiekenmerken:
- Evenwicht tussen hardheid en taaiheid: Rockwell-hardheid bedraagt ongeveer HRC 65~70, met sterke slagvastheid.
- Goede hittebestendigheid: kan de scherpte op ongeveer 600 graden behouden, waardoor de snijtijd wordt verlengd.
- Sterk aanpassingsvermogen: kan roestvrij staal, gereedschapsstaal, titaniumlegeringen en andere taaie metalen snijden.
- Hoge kostenprestaties: de productiekosten zijn lager dan die van hardmetalen gereedschappen en de kosten van een enkel gereedschap kunnen met 30% ~ 50% worden bespaard.
Veel voorkomende toepassingsscenario's:
- Bewerking op gemiddelde en lage snelheid (snijsnelheid 20~40 m/min)
- Constructiestaal, gelegeerd staal, roestvrijstalen onderdelen
- Gereedschaps- en matrijzenreparatie en proefproductie in één- stuk
- Onderbroken snijomstandigheden, zoals groeffrezen en hoekfrezen
Wat zijn hardmetalen frezen
Hardmetalen eindfrezenworden vervaardigd door poedermetallurgie door wolfraamcarbide (WC) en kobalt (Co) te sinteren. Wolfraamcarbide is goed voor ongeveer 88% tot 94% van het materiaal, terwijl kobalt als bindmiddel 6% tot 12% voor zijn rekening neemt. De microstructuur van hardmetalen gereedschappen bepaalt hun uitzonderlijke hardheid en slijtvastheid.
Kernprestatiekenmerken:
- Extreem hoge hardheid: HRA 90+, kan een hardheid van meer dan 800 graden behouden, geschikt voor snijden op hoge- snelheid.
- Sterke slijtvastheid: vertoont een extreem lage slijtagesnelheid bij continu snijden op lange- termijn.
- Goede maatvastheid: lage thermische uitzettingscoëfficiënt, waardoor de verwerkingsnauwkeurigheid behouden blijft.
- Compatibele coatings: Gangbare coatings zoals TiAlN en AlTiN kunnen de standtijd en snijsnelheid verder verbeteren.
Veelvoorkomende toepassingsscenario's:
- Bewerking met hoge-snelheid (snijsnelheid 100~300 m/min)
- Aluminiumlegering, gehard staal, vormstaal, productie in grote- volumes
- Precisiematrijzenbouw, verwerking van luchtvaartonderdelen
- Omgevingen met een hoge stijfheid van werktuigmachines en een hoge spilsnelheid
Carbide versus kobalt: coatingeffecten
Coaten is een belangrijk middel om de gereedschapsprestaties te verbeteren. Zelfs als het substraat hetzelfde is, kan een redelijke coating de standtijd aanzienlijk verlengen en de snijefficiëntie verbeteren.
Kobaltsnijgereedschappen zijn afhankelijk van coatings om hun gebrek aan hardheid en slijtvastheid te compenseren, dus bij het kiezen van coatings wordt meer nadruk gelegd op "het verlengen van de standtijd" en "het verminderen van het kleven van het gereedschap".
Hardmetalen gereedschappenzelf hebben een hoge hardheid en een sterke slijtvastheid. De belangrijkste betekenis van de coating is het verbeteren van de hittebestendigheid en het vergroten van de veiligheidsmarge voor snijden op hoge- snelheid.
|
Soort coating |
Hoofdfunctie |
Kobalteindfrezen |
Hardmetalen eindfrezen |
|
TiN (titaannitride) |
Verbeter de slijtvastheid en verminder wrijving |
Verlengt de levensduur aanzienlijk met ongeveer 50%, geschikt voor gemiddelde en lage snelheidsverwerking van staal en roestvrij staal |
De levensduur is beperkt, waardoor vooral de oppervlakteafwerking verbetert |
|
TiCN (titaniumcarbonitride) |
Verbeter de hardheid en verminder het risico op vastlopen van het mes |
Effectief omgaan met gelegeerd staal met hoge-hardheid en vertraging van gereedschapsslijtage |
Verbetert de slijtvastheid bij hoge-bewerkingssnelheden, maar de hittebestendigheid is niet zo goed als die van TiAlN |
|
TiAlN / AlTiN |
Hoge temperatuurbestendigheid tegen oxidatie, geschikt voor droog zagen |
Verbeterde hittebestendigheid, waardoor een lichte verhoging van de snijsnelheid mogelijk is |
Verleng de levensduur van het mes aanzienlijk met 2 tot 3 keer bij zagen op hoge-snelheid en verminder het risico op afbrokkelen van de randen |
|
DLC (Diamond-zoals Carbon) |
Ultra-lage wrijving, vermijd vastplakken |
Het heeft duidelijke verkoelende en anti-kleefeffecten- bij de verwerking van ductiele metalen (aluminium, koper) |
Uitstekende prestaties bij het snijden op hoge-snelheid van non-ferrometalen, waarbij de scherpte langer behouden blijft |
Carbide versus kobalt: snijprestaties
Bewerking met hoge-snelheid
Hoewel kobaltstalen frezen een goede hittebestendigheid hebben, is hun hardheid onvoldoende om langdurig snijden bij extreem hoge snelheden mogelijk te maken. Tijdens aanhoudend hoge- werking is de frees gevoelig voor thermische verzachting en versnelde slijtage, waardoor hij beter geschikt is voor stabiele snijomstandigheden bij gemiddelde tot lage snelheden.
Hardmetalen frezen hebben daarentegen een hoge hardheid en een sterke hittebestendigheid, en kunnen hun scherpte behouden bij hoge snelheden van 100 ~ 300 m/min. In combinatie met werktuigmachines met hoge{3}}stijfheid kunnen ze de verwerkingsefficiëntie en oppervlaktekwaliteit aanzienlijk verbeteren.
Onderbroken snijden
Bij onderbroken sneden worden gereedschappen vaak blootgesteld aan stootbelastingen. Frezen van kobaltstaal zijn geschikt voor toepassingen met intermitterend contact, zoals groef- en hoekfrezen, vanwege hun hoge taaiheid, sterke slagvastheid en weerstand tegen afbrokkelen.
Hardmetalen frezen zijn brosser en zijn gevoelig voor microscheuren of afbrokkelen tijdens intermitterend snijden, vooral wanneer de snijdiepte groot is of de klemstijfheid onvoldoende is. Daarom hebben kobaltstalen gereedschappen onder dergelijke werkomstandigheden meestal de voorkeur.
Droog snijden
Bij afwezigheid van koelvloeistof zullen kobaltstalen frezen het bot worden als gevolg van wrijvingswarmte, waardoor hun levensduur aanzienlijk wordt verkort. Ze zijn doorgaans alleen geschikt voor droogzagen op lage-snelheid of korte-termijnen.
Wanneer hardmetalen frezen worden gecombineerd met hitte{0}}bestendige coatings (zoals TiAlN en AlTiN), kunnen ze oxidatieve slijtage effectief tegengaan tijdens droog-snelheden op hoge snelheid en de scherpte van de snijkant behouden, waardoor ze geschikt zijn voor scenario's waarin het gebruik van koelvloeistof moet worden verminderd.
Nat snijden
Koeling en smering verbeteren de prestaties van beide gereedschappen aanzienlijk. Frezen van kobaltstaal kunnen de snijtemperatuur verlagen, slijtage vertragen en de kwaliteit van het snijoppervlak verbeteren tijdens nat zagen, waardoor ze bijzonder geschikt zijn voor bewerking op middelhoge en lage snelheden.
Ook hardmetalen frezen profiteren aanzienlijk van natfrezen. Bij het verwerken van staal met een hoge-hardheid of non-ferrometalen kan koelvloeistof het risico op thermische scheuren verminderen en de maatvastheid en de algehele levensduur van het gereedschap verbeteren.
Kobalt versus hardmetalen frezen
|
VS |
Kobalteindfrezen |
Hardmetalen eindfrezen |
|
Substraat structuur |
Snelstaal + kobalt |
Wolfraamcarbide + kobalt |
|
hardheid |
HRC 65~70 |
HRA 90+ |
|
taaiheid |
Hoog, niet gemakkelijk te chippen |
Laag, kwetsbaar |
|
Hittebestendigheid |
Hoog, bestand tegen 600 graden |
Extreem hoog, bestand tegen 800 graden + |
|
snijsnelheid |
Middelmatige tot lage snelheid (20-40 m/min) |
Hoge snelheid (100~300 m/min) |
|
slijtvastheid |
medium |
Zeer hoog |
|
Afhankelijkheid van de coating |
hoog |
medium |
|
kosten |
Lager |
Hoger |
|
Toepasselijke werktuigmachines |
Werktuigmachines met lage en gemiddelde stijfheid |
Werktuigmachines met hoge stijfheid en hoge snelheid |
|
Typische toepassingen |
Intermitterend snijden, kleine batchverwerking |
Snijden op hoge-snelheid, precisiebewerking op grote- schaal |
Einde artikel
Bij moderne bewerkingen vullen kobalt en carbide elkaar aan in plaats van dat ze elkaar vervangen. Gereedschappen van kobaltstaal, met hun taaiheid en kosteneffectiviteit, blinken uit in kleine- tot middelgrote- volumes en onderbroken sneden. Hardmetalen gereedschappen zijn, vanwege hun hoge hardheid en slijtvastheid, onvervangbaar bij massaproductie op hoge-snelheid.
Hoewel Carbide een hoge eenheidsprijs heeft, kunnen de onderdeelkosten per eenheid worden verlaagd door de frequentie van gereedschapswisselingen te verminderen en de verwerkingstijd te verkorten, en de levensduur kan gewoonlijk 2 tot 5 keer zo hoog zijn als die van Kobalt.
WAT TOOL- Biedt u gereedschapsselectie, optimalisatie van het snijproces en volledige-technische procesondersteuning, waardoor elke snede nauwkeurig en efficiënt wordt.Neem nu contact op met onze ingenieursom uw productielijn te helpen een hogere waarde te bereiken.