Täydellinen opas kovametallipääjyrsinten valmistukseen

1. Raaka-aineen valinta

"Karbidi" sisällä kovametallipääjyrsimet on itse asiassa sementoitu karbidi, joka on valmistettu volframikarbidi (WC) hiukkasista, joita pitää yhdessä metallisideaine, yleensä koboltti (Co).

Volframikarbidi: Erittäin kova (9 Mohsin asteikolla, ~2600 HV Vickers-kovuus). Tarjoaa kulutuskestävyyttä.

Koboltti: Kova, sitkeä sideainefaasi, joka vaimentaa iskuja ja estää haurautta.

Miksi koostumuksella on merkitystä:

Enemmän kobolttia → sitkeämpi mutta hieman pehmeämpi työkalu (sopii keskeytettyihin leikkauksiin).

Vähemmän kobolttia → kovempaa, mutta hauraampaa (hyvä jatkuvaan leikkaamiseen jäykissä asetuksissa).

WC:n raekoko vaikuttaa reunojen terävyyteen ja kulutuskestävyyteen:

Erittäin hieno (0,2–0,5 μm) korkean kovuuden ja terävien reunojen saavuttamiseksi.

Karkeammat rakeet (>1 μm) iskunkestävyyden vuoksi.

2. Jauheen sekoitus ja hoito

Volframikarbidijauhe, kobolttijauhe ja pienet määrät muita karbideja (tantaali-, titaani-, niobikarbidit) mitataan painon mukaan.

Kuulamylly tai hiomamylly sekoittaa ne etanoliin tai veteen vaha/parafiinisideaineen kanssa homogeenisen lietteen muodostamiseksi.

Tarkoitus: Varmista koboltin tasainen jakautuminen, estää agglomeroitumista ja päällystä jokainen WC-jyvä sideaineella vahvojen sintrautuvien sidosten saamiseksi.

3. Ruiskukuivaus

Liete syötetään suihkukuivaimeen, joka tuottaa pallomaisia jauheagglomeraatteja.

Nämä agglomeraatit virtaavat kuin hieno hiekka – välttämätön tasaiselle puristamiselle.

Kosteuspitoisuus on tiukasti kontrolloitu; liian kuiva → halkeamia; liian märkä → huono puristus.

4. Paina vihreää tyhjää

Kaksi päämenetelmää:

Yksiakselinen meistipuristus → hyvä suoravarsisille aihioille.

Ekstruusiopuristus → mahdollistaa pitkien tai sisäisten jäähdytysnestekanavien tankojen luomisen.

Tuloksena olevaa osaa kutsutaan vihreäksi kompaktiksi - heikko ja hauras, mutta lopullisen sauvan karkeat mitat.

Puristussuunta ja paineen tasaisuus vaikuttavat suoraan tiheyden jakautumiseen, mikä vaikuttaa työkalun lujuuteen myöhemmin.

5. Esisintraus (debinding)

Vihreä kompakti kuumennetaan matalan lämpötilan uunissa (~600–800 °C) vaha/parafiinisideaineen poistamiseksi aiheuttamatta hapettumista tai muodonmuutoksia.

Tämä jättää jälkeensä vain metallijauheita, jotka pidetään löyhästi yhdessä.

6. Sintraus (nestefaasisintraus)

Päätiivistysvaihe: kuumennetaan 1400–1500 °C:seen tyhjiö- tai vetyatmosfäärissä.

Koboltti sulaa (nestefaasi) ja virtaa WC-rakeiden väliin vetäen ne yhteen kapillaaritoiminnan kautta.

Osa kutistuu ~18-22% lineaarisesti, jolloin saavutetaan 99% teoreettinen tiheys.

Tulos:
Täysin tiivis, erittäin kova sauva, jossa ei ole huokoisuutta, valmis hiontaan.

7. Tangon valmistelu

Kovametallitangot leikataan pituudeltaan timanttisahalla tai lanka-EDM:llä.

Päät voivat olla viistetty, jotta estetään halkeilu käsittelyn aikana.

Yhdistelmätyökaluille (teräsvarsi kovametallileikkauspää) juottaminen tehdään tässä vaiheessa.

8. Geometrian CNC-hionta

Huilun hionta

Suoritetaan 5-akselisilla CNC-työkalujen hiomakoneilla timanttihiomalaikoilla.

Koneet pitävät toleranssit muutaman mikronin sisällä.

Parametrit sisältävät:

Huilujen lukumäärä (2, 3, 4 tai enemmän)

Helix-kulma (matala kierre lujuuteen, korkea kierre nopeampaan lastunpoistoon)

Ytimen paksuus (vaikuttaa jäykkyyteen ja lastutilaan)

Lopeta geometriahionta

Työkalun kärki on muotoiltu - litteä, pallokärki, kulman säde tai erikoismuotoinen.

Toissijaiset kevennyskulmat ja kaltevuuskulmat hiotaan leikkuutehon optimoimiseksi.

Tarkkuustyökaluissa käytetään reunan esikäsittelyä (hiontaa) terävyyden ja halkeamiskestävyyden säätämiseksi.

9. Valinnainen: Läpivientireikien poraus

Jos päätyjyrsin on suunniteltu sisäisillä jäähdytyskanavilla, ne syntyvät tankojen suulakepuristuksessa tai EDM-porauksella sintrauksen jälkeen.

EDM (Electrical Discharge Machining) voi tuottaa pieniä, tarkkoja reikiä vahingoittamatta kovametallia.

10. Pinnoite (PVD/CVD)

Tarkoitus: Pidennä työkalun käyttöikää, vähentää kitkaa, kestää lämpöä.

Yleiset pinnoitteet:

TiAlN / AlTiN: Korkean lämpötilan hapettumiskestävyys.

DLC (Diamond-Like Carbon): Matala kitka, erinomainen ei-rautametallien työstöön.

Nanokomposiittipinnoitteet: Erittäin hieno rakenne takaa äärimmäisen kulutuskestävyyden.

Prosessit:

PVD (Physical Vapor Deposition): Alempi lämpötila (~450–600 °C), säilyttää terävät reunat.

CVD (Chemical Vapor Deposition): Korkeampi lämpötila (~900–1050 °C), paksumpi pinnoite, saattaa vaatia jälkihiontaa.

11. Lopputarkastus

Lasermikrometrit mittaavat halkaisijaa, samankeskisyyttä ja kulumista.

Optiset komparaattorit tarkistavat huilun muodon.

Pinnoitteen tarttuvuus ja pinnan karheus testataan.

Tehokkaat jyrsimet on dynaamisesti tasapainotettu nopeille karille.

12. Pakkaus

Jokainen työkalu puhdistetaan ultraäänellä hionta- ja pinnoitusjäämien poistamiseksi.

Pakattu yksittäisiin muoviputkiin, jotta estetään lohkeilu kuljetuksen aikana.

Yhteenvetotaulukko: