Uw hardmetaalsoort kiezen:een gids

Terwijl de metallurgische term "carbidekwaliteiten" specifiek verwijst naar wolfraamcarbide (WC) gesinterd met kobalt, heeft dezelfde term een ​​bredere betekenis bij machinale bewerking:gesinterd wolfraamcarbide gecombineerd met coatings en andere behandelingen. Twee draaiwisselplaten gemaakt van hetzelfde carbidemateriaal maar met een andere coating of nabehandeling worden bijvoorbeeld als verschillende kwaliteiten beschouwd. Carbide- en coatingcombinaties hebben echter geen classificatiestandaardisatie, dus verschillende leveranciers van snijgereedschap gebruiken verschillende namen en classificatiemethoden voor hun kwaliteitstabellen. Dit kan het vergelijken van hardmetaalsoorten moeilijk maken voor de eindgebruiker, een bijzonder lastig probleem aangezien de geschiktheid van hardmetaalsoorten voor een bepaalde toepassing de mogelijke snijomstandigheden en de standtijd drastisch beïnvloedt.

Om door dit doolhof te navigeren, moeten gebruikers eerst begrijpen wat een hardmetaalsoort is en hoe elk element verschillende aspecten van bewerking beïnvloedt.

Wat is het substraat?

Het substraat is het kale materiaal van het snij-inzetstuk of het vaste gereedschap onder de coatings en nabehandelingen. Het bestaat meestal uit tussen 80 en 95 procent WC. Om het substraat de gewenste eigenschappen te geven, voegen materiaalfabrikanten verschillende legeringselementen toe. Het belangrijkste legeringselement is kobalt (Co) - hogere niveaus van kobalt leiden tot grotere taaiheid, terwijl lagere niveaus van kobalt tot grotere hardheid leiden. Zeer harde ondergronden kunnen een hardheid van 1800 HV bereiken en bieden een uitstekende slijtvastheid, maar zijn zeer bros en alleen geschikt voor zeer stabiele omstandigheden. Zeer taaie ondergronden hebben een hardheid van rond de 1300 HV. Deze substraten kunnen alleen met lagere snijsnelheden worden bewerkt en sneller verslijten, maar zijn beter bestand tegen onderbroken sneden en ongunstige omstandigheden.

De juiste balans tussen hardheid en taaiheid is de meest cruciale factor bij het selecteren van een kwaliteit voor een bepaalde toepassing. Het kiezen van een te harde kwaliteit kan leiden tot microbreuken langs de snijkant of zelfs tot catastrofale mislukkingen. Tegelijkertijd zal een hardmetaalsoort die te taai is, snel verslijten of moet de snijsnelheid worden verlaagd, waardoor de productiviteit afneemt. Tabel 1 geeft enkele basisrichtlijnen voor het selecteren van de juiste hardheid:

Wat zijn hardmetalen coatings?

De meeste moderne hardmetalen wisselplaten en volhardmetalen gereedschappen zijn gecoat met een dunne film (tussen 3 en 20 micron, of 0,0001 tot 0,0007 inch). De coating is typisch samengesteld uit lagen titaannitride, aluminiumoxide en titaan-koolstofnitride. Deze coating verhoogt de hardheid en creëert een warmtebarrière tussen de snede en het substraat.

Coatings voor snijgereedschap worden toegevoegd via een van de twee belangrijkste technologieën:

1. CVD (chemische dampafzetting) —CVD-coatinglagen kunnen wel 25 micron dik zijn. Deze dikte zorgt voor een effectieve warmtebarrière en maakt hogere snijsnelheden mogelijk in vergelijking met PVD-coatings. Aan de andere kant maakt diezelfde dikte het coaten van zeer scherpe snijkanten onmogelijk en is de coating vatbaarder voor scheuren en breuken.
2. PVD (fysieke dampafzetting) — PVD-coatings variëren in dikte van 1 tot 8 micron. PVD-gecoate wisselplaten moeten bij lagere snijsnelheden werken in vergelijking met CVD; ze zijn echter harder, kunnen op scherpe snijkanten worden aangebracht en hebben gladdere oppervlakken die minder wrijving veroorzaken.

Tabel 2 biedt een basisgids voor het selecteren van de meest geschikte coating voor verschillende toepassingen.

Wat zijn nabehandelingen?

Ondanks dat het pas ongeveer tien jaar geleden aan populariteit won, is het toevoegen van een nabehandeling na het coaten een industriestandaard geworden. Deze behandelingen zijn meestal zandstralen of andere polijsttechnieken die de bovenste coatinglaag gladmaken, wrijving verminderen en daardoor warmte genereren. Prijsverschillen zijn doorgaans klein en in de meeste gevallen wordt aanbevolen om de voorkeur te geven aan cijfers na de behandeling.

Cijferselectieschema's

Om de juiste hardmetaalsoort voor een bepaalde toepassing te kiezen, raadpleegt u de catalogus of website van de leverancier voor hulp. Hoewel er geen formele internationale standaard is, gebruiken de meeste leveranciers grafieken die de aanbevolen werkenveloppen van de klassen beschrijven op basis van hun "toepassingsbereik", zoals uitgedrukt in een letter-cijfercombinatie van drie tekens, zoals P05-P20.

De eerste letter staat voor de materiaalgroep volgens de ISO-norm. Aan elke materiaalgroep wordt een letter en een bijbehorende kleur toegewezen.

De volgende twee getallen vertegenwoordigen het relatieve hardheidsniveau van de soort op een schaal van 05 tot 45 in stappen van 5. Een 05-toepassing vereist een zeer harde soort die geschikt is voor gunstige en stabiele omstandigheden. Een 45-toepassing vereist een zeer taaie kwaliteit die geschikt is voor ongunstige en onstabiele omstandigheden.

Nogmaals, er is geen standaard voor deze waarden, dus ze moeten worden geïnterpreteerd als een relatieve waarde binnen de specifieke cijfertabel waarin ze voorkomen. Een kwaliteit gemarkeerd als P10-P20 in twee catalogi van verschillende leveranciers kan bijvoorbeeld een verschillende hardheid hebben.

Cijferselectietabellen worden meestal afzonderlijk weergegeven voor vier verschillende hoofdtoepassingen:

1. Draaien
2. Frezen
3. Groeven/afsteken
4. Boren

Een hardmetaalsoort gemarkeerd als P10-P20 in de draaikwaliteitstabel kan een andere hardheid hebben dan een soort gemarkeerd als P10-P20 in de freeskwaliteitstabel, zelfs in dezelfde catalogus. Dit verschil komt neer op het feit dat gunstige voorwaarden per toepassing verschillen. Draaitoepassingen kunnen het beste worden aangepakt met zeer harde hardmetaalsoorten, maar bij het frezen vereisen gunstige omstandigheden enige taaiheid vanwege het onderbroken karakter ervan.

Tabel 3 toont een hypothetische grafiek van hardmetaalsoorten en hun gebruik bij verschillende draaiproblemen, zoals zou kunnen verschijnen in een leverancierscatalogus voor snijgereedschappen. In dit voorbeeld wordt klasse A aanbevolen voor een breed scala aan draaiomstandigheden, maar niet voor zware onderbroken sneden, terwijl klasse D wordt aanbevolen voor zwaar onderbroken draaien en andere zeer ongunstige omstandigheden. Tools zoals de Grades Finder van MachiningDoctor.com kunnen naar cijfers zoeken volgens dit aanduidingssysteem.

Aanduidingen hardmetaal

Net zoals er geen officiële norm is voor toepassingsbereiken van soorten, is er ook geen formele norm voor soortaanduidingen. Dat gezegd hebbende, volgen de meeste grote leveranciers van hardmetalen wisselplaten de algemene richtlijnen in hun soortaanduidingen. De aanduiding "klassiek" volgt een BBSSNN-indeling van zes tekens, waarbij:

• BB — Merkcode: Elke grote leverancier heeft zijn eigen letters die ermee verbonden zijn.
• SS — Cijferreeksnummer: Cijferreeksnummers worden meestal weergegeven door twee willekeurige cijfers. Een serie is meestal een groep kwaliteiten die zijn ontworpen voor een bepaalde grondstof en die een gemeenschappelijk coatingtype delen. Enkele voorbeelden van cijferreeksen kunnen zijn:
  • BB85 — CVD-kwaliteiten voor het draaien van staal.
  • BB64 — PVD-kwaliteiten voor legeringen op nikkelbasis.
  • BB23 — CVD-soorten voor het frezen van gietijzer.
• NN — Hardheidsniveau: De laatste twee cijfers geven in de meeste gevallen het hardheidsniveau van de verschillende kwaliteiten in een reeks weer. Het aantal varieert meestal van 05 tot 45 volgens hetzelfde systeem dat hierboven is uitgelegd over de cijfertabellen. Bijvoorbeeld:
  • BB8505 — Een zeer harde soort voor het draaien van staal in stabiele omstandigheden.
  • BB8540 — Een zeer taaie soort voor het draaien van staal in zware onderbroken sneden.

Bovenstaande uitleg is in veel gevallen juist. Maar aangezien dit geen ISO/ANSI-standaard is, passen sommige leveranciers het systeem zelf aan en is het verstandig om op deze wijzigingen te letten.

Cijfers draaien

Kwaliteiten spelen een cruciale rol bij draaitoepassingen, meer dan bij welke andere toepassing dan ook. Daarom zal de draaisectie bij het controleren van de catalogus van een leverancier de grootste selectie kwaliteiten bevatten.

Waarom zijn cijfers zo belangrijk bij het omzetten?

Dit uitgebreide assortiment draaikwaliteiten komt voort uit het uitgebreide scala aan draaitoepassingen. Alles, van continu bewerken, waarbij de snijkant constant in contact is met het werkstuk en geen impact ondervindt maar veel warmte genereert, tot onderbroken snedes, die zware impact hebben, valt in deze categorie.

Het brede scala aan draaikwaliteiten heeft ook betrekking op de enorme reeks diameters in de productie, van 1/8 inch (3 mm) voor machines van het Zwitserse type tot 100 inch voor zware industriële doeleinden. Omdat de snijsnelheid ook afhangt van de diameter, is er behoefte aan verschillende soorten die zijn geoptimaliseerd voor lage of hoge snijsnelheden.

Grote leveranciers bieden gewoonlijk afzonderlijke reeksen kwaliteiten voor elke materiaalgroep. In elke serie variëren de hardmetaalsoorten van hard voor onderbroken sneden tot hard voor continu bewerken.

Frezenkwaliteiten

Bij het frezen is het aanbod aan kwaliteiten kleiner. Vanwege het fundamenteel onderbroken karakter van de toepassing, vereisen freesgereedschappen taaie hardmetaalsoorten met een hoge slagvastheid. Om dezelfde reden moet de coatinglaag dun zijn, anders is hij niet bestand tegen de schokken.

De meeste leveranciers zullen een taai substraat en een verscheidenheid aan coatings gebruiken voor het frezen van verschillende materiaalgroepen.

Afsteek- en groefsteken

Bij afsteken of groefsteken is de keuze van de kwaliteit beperkt vanwege factoren op het gebied van snijsnelheid. Dat wil zeggen, de diameter wordt kleiner naarmate de snede het midden nadert. De snijsnelheid neemt dus geleidelijk af. Bij het afsteken naar het midden bereikt de snelheid uiteindelijk nul aan het einde van de snede en wordt de bewerking knippen in plaats van snijden.

Daarom moet een soort voor afsteken compatibel zijn met een breed scala aan snijsnelheden, en moet het substraat sterk genoeg zijn om het knippen aan het einde van de bewerking aan te kunnen.

Ondiepe groeven vormen een uitzondering op andere typen. Omdat het overeenkomsten vertoont met draaien, bieden leveranciers met een grote selectie groefsteekwisselplaten doorgaans een grotere verscheidenheid aan kwaliteiten voor specifieke materiaalgroepen en omstandigheden.

Boorkwaliteiten

Bij het boren heeft het midden van de boor altijd een snijsnelheid van nul, terwijl de omtrek een snijsnelheid heeft die afhankelijk is van de boordiameter en het spiltoerental. Soorten die zijn geoptimaliseerd voor hoge snijsnelheden zullen falen en mogen daarom niet worden gebruikt. De meeste leveranciers bieden slechts een handvol kwaliteiten aan.