ההשפעה של חומר הרדיות על בחירת כלי וביצועים

מבוא: חומר הארדיות ב- Broaching Operations

ההתבוננות היא תהליך של ייצור גבוה של ביצועים המשמשים לייצור קווי מתאר פנימיים או חיצוניים מדויקים במעבר יחיד.הכלי - ברונצ' - consists של סדרה של שיניים חיתוך גבוה יותר בהדרגה להסיר חומרים באופן שווה, בעוד גורמים רבים משפיעים על broaching הצלחה, הקשיחות של חומר העבודה היא בין כלי קריטי ביותר, חומרה, חיתוך, ותהליך חיתוך שטח רחב, אפילו מולטי של עבודה קשה, בין כלי ניתוח קשה, לבין עבודה קשה.

הציד מועסק על פני תעשיות - קטר, אוויר, מכשיר רפואי, ומכונות כבדות - עבור יישומים כגון מרכזי, קווי מפתח, קווי חשמל, ו rifling. העלות של ברואץ גבוהה, עושה חיי כלי ואמינות רבת חשיבות.

הבנה של קשיחות חומרית: קשקשים ומדכאות

הרדוּת מוגדרת כהתנגדות לחומר לעיוותים הפלסטיים המקומיים, התמדה, או שריטות.יש כמה קשקשים סטנדרטיים קיימים, כל אחד עם פולשים ספציפיים ועומסים.שלושת הנפוצים ביותר במלאכת מתכת הם רוקוול, ברנל ווויקרס.

Rockwell Hardness (HR)

בדיקת רוקוול משתמשת בגוש יהלומים או כדור פלדה נכנס.עומק של חדירה תחת עומס קטין ראשוני ולאחר מכן עומס גדול נמדד. Scales כוללים HRC (diamond cone for hardened Steels, טווח - 20-70 HRC), HRB (כדור סטרל לחומרים רכים יותר, טווח - 20–100B), ו-HRA (diamond cone for Cale for a Skinnye for a Cale for a Caldle or Very or Very Hard Materials) עבור חומרים קשים או קשה מאוד).

Brinell Hardness (HB)

Brinell משתמשת כדור פלדה קשיח או קרביד של קוטר נתון (בדרך כלל 10 מ"מ) מודבק עם עומס (בדרך כלל 3000 ק"ג מתכות) קוטר הרושם נמדד. Brinell מתאים לחומרים coarse-goku או heterogeneous כמו ליהוק.ערכים בטווח מ -80B עבור נחושת רך יותר מ 600B עבור פלדה קשה לחלוטין.

ויקיר הארה (HV)

ויקירים משתמשים בפירמידה יהלום באינדיגנציה ובעומס שיכול להשתנות בין 1 ל-120 ק"ג.הוא מניב קנה מידה מתמשך והוא אידיאלי עבור חלקים דקים, ציפויים, או חומרים קשים מאוד.ערכים ויקי הם נפוצים במחקר ועבור כלי Carbide או קרמיקה.לדוגמה, מלטד כלי רכב מלט יש קשיחות של 1400–1800 HV, בעוד שרטוט (C) עולה על 4000 HV.

הבנת המאזניים האלה חיונית משום שהמלצות חומריות כלי לעתים קרובות מציין קשיחות עבודה ב-HRC, HV, או HB. טבלאות ההסרה זמינות, אך מדידה ישירה היא מועדפת לפעילות ביקורתית.

השפעה על קשיחות חומרית על בחירת כלי

חומר כלי חייב לעמוד בפני כוחות חיתוך, שחיקה, עומס תרמי המוטל על ידי העבודה.Harder עובד כמה חומרי כלי הביקוש שהם אפילו יותר קשים ויותר עמידים על ידי לבוש, עם זאת, קשיחות לבד אינה מספיקה; קשיחות, כימיה ויציבות תרמית גם משנה.

High-Speed Steel (HSS) Tools

HSS (למשל, M2, M42) יש קשיות של 60-67 HRC בטמפרטורת החדר, שמירה על קשיחות חמה עד 600 מעלות צלזיוס (M42 מספק קשיות גבוהה יותר עקב cobalt).

סגסוגת אלומיניום (40-80 HB, 10-20 HRC)
Bras and ברונזה (60-100 HB) - 10-30 HRC)
פלדה מירד (100-180 HB, 10-20 HRC)
פלדות פחמן נמוכות וכמה פלדות אל-חלד (זד)

כלים HSS מצטיינים היכן קשיות גבוהה יש צורך להתנגד לנפיחות מקיצוצים מקטעים מפוספסים (למשל, חלקים מחוספסים של ברונך) הם גם קלים יותר לחזרה מהחומרים הקשים יותר.עם זאת, עבור פריטי עבודה מעל 35 HRC, HSS לובשת במהירות, המוביל ליציבות ממדית ירודה ולחיים קצרים.

כלי רכב ו Tungsten Carbide

Cemented carbide (WC-Co) יש קשיחות של 68-80 HRC (בדרך כלל - 1400-1800 HV) הוא מציע התנגדות ללבוש יוצאת דופן וכוח דחיסה.

פלדה כלי קשיח (45-60 HRC)
פלדה סגסוגת גבוהה סטריאנט (35-50 HRC)
פלדות ללא סטיות במצב הקשה
ברזל (200–400 HB)
Superalloys (למשל, Inconel, 35-45 HRC)

Carbide הוא מטושטש בהשוואה HSS; ולכן, גיאומטריה כלי חייב להיות חזק (larger edgeרדי, פרופילי שיניים חזקים יותר) קרוביד broaches משמשים לעתים קרובות בסביבות הייצור עם נפח גבוה מכונות יציבות.

Ceramic ו Cermet Tools

Ceramics (Al2O3, Si3N4) יש קשיות של 1800-2000 HV וכבדות חמה מעולה עד 1200 מעלות צלזיוס. הם מתאימים לחומרים קשים מאוד (מעל 55 HRC) והשלמת במהירות גבוהה. עם זאת, קרמיקה הם מאוד מתפתלת ולא בדרך כלל בשימוש עבור חתכים לסירוגין של broaching למעט יישומים מיוחדים (למשל, לסיים קשה מאוד בין RV) ל-iV) קשה עבור שימוש קשה מאוד (R.

כלי Superabrasive: Cubic Boron Nitride (CBN) ו- Polycrystalline Diamond (PCD)

CBN הוא השני רק ליהלומים בנוקשות (4000-5000 HV) והוא יציב מבחינה תרמית עד -1200 מעלות צלזיוס. זהו חומר הכלי המועדף עבור פלדה קשה (68 HRC) וחומרי מתכת מתכת. CBN broaches יקרים אבל יכול להגדיל את חיי כלי על ידי 10-50 פעמים על גבי טיפול באותו יישום הם משמשים לעתים קרובות כמוצרים על גוף כימי (Ricercre) אבל הוא מורכב יותר מ-Ricicicicic) אבל הוא אפילו חומרים מ-R.

המונחים: over the Hardness Ranges

ברגע שחומר הכלי נבחר, הביצועים מוכתבים על ידי חיתוך פרמטרים, גיאומטריה כלי, קריר ומצב מכונה.הקשה משפיעה ישירות על משתנים אלה.

חיתוך מהירות והזנת ריבית

עבור חומרים רכים, מהירויות חיתוך גבוהות (15-30 מ"ר /מין עבור HSS על אלומיניום) ואכילות בינוניות הן אפשריות. ככל שהקשות עולה, מהירות חייבת לרדת כדי לנהל חום וכלי. A כללי מדריך כללי: עבור כל 10 HRC עלייה מעל 30 HRC, להפחית את המהירות עד 10-15%.לדוגמה, מברשת פחמימות על 50 HRC פלדה עשוי לרוץ 3-6 / mmin, בעוד HRC עשוי למנוע צריכת שיניים קלה יותר (גם) ו- 3.

חיי כלי ולבוש מכניזם

עבודות קשיחות יותר לגרום יותר שחיקה ועידוד ללבוש.בקשה גבוהה, מכתש ללבוש מ diffusion ומדכך תרמי הופך משמעותי. חיי בראך נמדדים בדרך כלל במספר חלקים או אורך הכולל דחוס.עבור HSS על חומרים רכים, החיים עשויים להיות 10,000-100,000 חלקים; עבור carbide על חומרים קשים, 1,000-10,000 חלקים; עבור CBN על פלדה קשה מאוד, 5,000 - תלוי בתנאי קירור חמורים, 000 לחץ דם נמוך, 000.

סודיות וכלכלה ממדית

הרדיות משפיעה על היווצרות שבבים וחודנית. Soft, חומרי מסטיק (למשל, פלדה פחמן נמוך) נוטה ליצור שבבים ארוכים ויכול לגרום ל-Forting משטח קצה קצה.חומרים חמורים יותר, מפלט שבבים קצרים יותר, מפוספסים אך דורשים קצוות חדים יותר ומתקנים נוקשים יותר כדי למנוע צ'אט.עם כלי בקרה תקין, גשומים של Ra0.4-1.6m הם בטווח תרמי (C) הוא חזק יותר על ידי מתכתי משקל (IT) הוא חזק יותר.

המונחים: gometry tunements

פרמטרים עיצוב ברנץ - זווית, זווית נקה, מגרש, עלייה בשיניים (צעד לשן), ורוחב הקרקע - מותאם על בסיס קשיחות עבודה:

(FLT:0) זווית:0 (Rake:FLT:1) חומרים Softer לסבול זוויות של גרף חיובי גבוה (10 ° 15 מעלות) כדי להפחית את הכוחות.חומרי הארדר דורשים זוויתיות נמוכות או אפילו שליליות ( °-5 °) כדי לחזק את קצה חיתוך.
(FLT:0) זווית קלמנט: 1FLT בדרך כלל 1 °- °.חומרי הרדייר עשויים להשתמש בניקוי נמוך כדי להפחית את השבבים.
(FLT:0)Pitch and Steprough: 1FLT:1 חומרי Harder צריכים חתיכה קצרה יותר ועלייה קטנה יותר (.02–0.05 מ"מ לשן) כדי להגביל את עומס השבבים ולמנוע הפסקת שיניים.
(ב) ויקרא: ויקרא: ויקרא י': ויקרא י' (ב) או יראת ה', ברך את החוד החנית, ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

טיפול פנים וכיסויים

ציפויי כלים להפחית את החיכוך, להגדיל את קשיחות פני השטח, לספק מחסומים תרמיים, ולהפחית את החיסוניות הכימית.הציפוי המשותף עבור broaches כוללים:

(הופנה מהדף טינטיניום ניטרד): "הארדות" (FLT:1 ), 2300 HV, טוב עבור פלדה למטרות כלליות (עד -45 HRC) חסכוני נמוך של חיכוך (0.4–0.6).
(FLT:0)TiAlN (Titanium אלומיניום Nitride): FLT 1 Hardness (3300 HV, קשיחות חמה מעולה עד 900 מעלות צלזיוס, אידיאלי עבור קשיות גבוהה יותר יבש או ליד מבוך.
(ב) [ה] [ה]] [ה][דרוש מקור]]] [ה[[המאה ה-20]: [3200] HV, התנגדות חמצון גבוהה יותר ל- 1100°C. יעילה עבור פלדות קשות ופלדות אל-חלד.
(ב) ⁇ (הטניום קרבי): ⁇ (הההקשות) 1:1 (3,000 HV, חיכוך נמוך, המשמש לתנאי שחיקה.
(FLT:0)DLC (Diamond-Like Carbon): ibph:1 מאוד חיכוך נמוך (0.1–0.2), אך מוגבל לסגסוגת לא מפרה או ספציפית בשל פעילות גופנית.

בחירת הציפוי צריכה להתאים את קשיחות החומרית של העבודה ואת משטר הסגידה. לדוגמה, broaches TiAlN-coated הם נפוצים עבור 50-58 HRC פלדהs. עבור 60 HRC ומעלה, CBN (או מצופים או כציפוי) הוא יעיל יותר.

מחקר: Broaching Hardened Steel Spline

יצרן ייצור קו רוחב פנימי 54 מ' ב-AISI 4340 פלדה קשה ל-42-46 HRC בתחילה, HSS broaches (M42) העניק חיים ממוצעים של 200 חלקים להשחית, עם שבב שן תכופים תכופים תכופים ושריפת פני השטח.המהירות החיתוך הייתה 4 מ'/min עם קירור מבוסס מים.ה החברה עברה ל- TiN-coated , עם 0.com-R1 מ- 0.

המלצות מעשיות ל- Tool Selection בהתבסס על הרדידות

(ב) [15] עבור עבודות מתחת ל-30 HRC (או LT:1) השתמש HSS (M2, M42) עם ציפוי TiN. Optimize עבור מהירות גבוהה פינוי שבב.
(FLT:0) עבור עבודות 30-45 HRC (300–450 HB): HSS עם ציפוי TiAlN עשוי לעבוד, אבל Carbide (עם TiAlN או AlCrN) הוא אמין יותר לייצור נפח. השתמש בגרף חיובי (5°-10 מעלות) ומהירויות בינוניות.
(FLT:0) עבור עבודות 45–55 HRC (450-600 HB): עגל 1:301 ; לשקול CBN עבור סובלנות גבוהה מאוד או ריצה ארוכה. השתמש בגרף שלילי (0 °-5 °) וצמצם את הצעד לשן.
<חזק> עבור עבודות מעל 55 HRC ( >600 HB):> broaches CBN מומלץ להשתמש במהירויות נמוכות (<3 m/min) ו קירור בלחץ גבוה (60-100 בר).
(FLT:0) עבור חומרים לא-פריים (אלומיניום גבוה-סילוני, MMCs): כלי PCD 1 (או יהלום CVD) מספקים חיים טובים ביותר, אך נמנעים מעבודות מפרות למניעת ללבוש כימי.

תפקיד המכונה ריגידיות ומצב

מכונות ריגול חייב להיות נוקשה ומסוגל לשמור על מהירות מתמדת ודחף.חומרים הרדיאר להגדיל את כוחות חיתוך, אשר יכול לגרום רטט, השתקפות, או מסגרת מכונה גמישה. מכונות broaching hydroulic נפוצים עבור יישומים כוח גבוה.לוודא כי הכוח המושך המקסימלי של המכונה (בדרך כלל 5-50 טון) אינו מוגזם.

שיקולים כלכליים

עלות כלי עולה באופן משמעותי עם יכולת קשיחות: HSS broaches עולה 500 $- $ 2000; carbide broaches $ 500- $-5000; CBN broaches $ 3000- $ 15,000 $, עם זאת, העלות הכוללת לכל חלק תלויה חיי כלי, תדירות re-sharpening, downtime, ו- גרדורדות. כלי מתאים היטב יכול להפחית את העלות הכוללת על ידי 30- 60- 60-%, למרות עלויות עבודה, למרות עלויות קבוע, תמיד.

מגמות עתידיות

קידום חומרים כלי וציפויים להמשיך.ציפוי תהליכים ננו-שכביים, עיצובים רב-שכבתיים וציונים חדשים ללא קטורות דליקים דוחפים את גבולות הקשידות והנוקשות. סימולציה של תהליכים מונעים על ידי AI עכשיו צופה קשיחות כלי אופטימלית וגיאומטריה המבוססת על אפיון עבודה.המגמה לכיוון יבש או קרוב לריצה באמצעות כמות מינימלית (LQ) היא לצבור כלי עזר קשה, על ידי חומרים קשים.

מסקנה

(החומר) הוא הגורם הדומיננטי בבחירת כלי וביצועים (HSS for Softסגסוגתs to CBN for hardened Steels, בחירת כלי חומרה קובעת את המהירות, חיי כלי, ואיכות.ערך: חשוב באותה מידה הם ההתאמות ב- CBN עבור כלי חיתוך, גיאומטריה, ציפויים וקירור אשר מתאימים באופן שיטתי את הכלי לעבודה קשה, אופטימיזציה של LT2 ליעילות גבוהה יותר:

בסופו של דבר, ההשפעה של קשיחות חומרית אינה רק משתנה טכני – היא אבן הפינה של הצלחה מאומצת. להשקיע את הזמן למדוד במדויק קשיחות, להתייעץ עם ספקי כלים, ולנהל ניסויים מבוקרים.השכר הוא תהליך חזק, חוזר המספק חלקים מדויקים עם חיי כלי מקסימלי.