Твърдосплавни свредла: Пълно ръководство

Техническа информация

Състав на материала

Твърдокарбидните свредла се изработват предимно от волфрамов карбид, съединение, известно с изключителната си твърдост и износоустойчивост. Волфрамовият карбид се комбинира със свързващ метал, обикновено кобалт, в различни проценти. Съдържанието на кобалт може да варира от 3% до 15%, като по-ниските проценти на кобалт водят до по-твърди, но по-крехки свредла, докато по-високото съдържание на кобалт предлага по-голяма здравина за сметка на известна твърдост. Този уникален състав дава на твърдокарбидните свредла способността им да издържат на високи температури и екстремни сили на рязане.

Технологии за покрития​

1. Титаниево-алуминиево нитридно (TiAlN) покритие: Това е популярно покритие за твърди карбидни свредла. TiAlN покритията предлагат висока износоустойчивост и по-ниско триене. При пробиване на материали като стомана и чугун, TiAlN покритието може да издържи на повишени температури, което позволява по-високи подавания и скорости на рязане. То също така подобрява качеството на отвора по отношение на кръглост, праволинейност и грапавост на повърхността. Например, при общо пробиване в стомана и чугун, твърдите карбидни свредла с TiAlN покритие и ъгъл на върха от 140° осигуряват добро центриране и нисък натиск, а вълнообразните им режещи ръбове допринасят за стабилен въртящ момент и дълъг живот на инструмента.

2. Диамантено-подобно въглеродно (DLC) покритие: Специално проектирани за високопроизводително пробиване в алуминий и алуминиеви сплави, свредлата от твърд карбид с DLC покритие са изключително твърди с много нисък коефициент на триене. Покритието има отлична адхезионна устойчивост. Формата и геометрията на жлеба на тези свредла са оптимизирани за максимално отстраняване на стружките, с полирани жлебове за подобрен контрол и евакуация на стружките. Оптимизираното изтъняване на върха предотвратява запушването от заваряване на стружките, а гладката повърхност предотвратява натрупването на ръб, което позволява високоскоростно пробиване в алуминий с отлично качество на отвора.

3. Покритие от алуминиев хром нитрид (AlCrN): Твърдокарбидните свредла с AlCrN покритие са предназначени за приложения с високо подаване в стомана и чугун. Покритието увеличава износоустойчивостта и намалява триенето. Тези свредла често се отличават с уникален 3-режевен дизайн, който предлага по-високи скорости на подаване в сравнение с конвенционалните 2-режеви свредла, което допълнително подобрява качеството на отвора. Ъгълът на върха от 140° осигурява добро центриране и нисък аксиален натиск, а усъвършенстваният дизайн с широк жлеб позволява по-голямо отвеждане на стружките и по-дълъг живот на инструмента.

Геометрия и дизайнерски характеристики

1. Ъгъл на върха: Често срещан ъгъл на върха за твърдосплавните свредла е 140°. Този ъгъл осигурява добро центриране при започване на процеса на пробиване, намалявайки вероятността свредлото да се „разхожда“ или да се движи извън центъра. Той също така помага за намаляване на силата на натиск, необходима по време на пробиване, което е полезно при работа с твърди материали.

2. Форма на жлеба: Формата на жлеба на свредлата от твърд карбид е внимателно оптимизирана. Например, при свредла, предназначени за общо пробиване в стомана и чугун, формата на жлеба е оптимизирана за здравина и плавно отвеждане на стружките. При свредлата за алуминий жлебовете са полирани, за да се подобри контролът и отвеждането на стружките. Броят на жлебовете също може да варира; някои свредла с високо подаване имат 3-жлебна конструкция, за да увеличат скоростта на подаване и да подобрят отвеждането на стружките.

3. Изтъняване на върха с радиус: Тази конструктивна характеристика подобрява способността за самоцентриране на свредлото и подобрява способността за чупене на стружки. Чрез изтъняване на върха на свредлото с радиус, то може по-лесно да проникне в детайла и да разчупи стружките на по-малки, по-лесно управляеми парчета, предотвратявайки запушването на стружките и подобрявайки цялостния процес на пробиване.

Приложения​

Аерокосмическата индустрия

1. Пробиване в титаниеви сплави: Титаниевите сплави се използват широко в аерокосмическата индустрия поради високото им съотношение якост-тегло. Твърдокарбидните свредла са предпочитаният избор за пробиване в тези сплави. Високата им твърдост и износоустойчивост им позволяват да режат здравия титанов материал, като същевременно запазват прецизност. Например, при пробиване на отвори за крепежни елементи в рамки на самолети, изработени от титаниеви сплави, твърдокарбидните свредла могат да постигнат необходимите строги допуски, осигурявайки структурната цялост на самолета.

2. Обработка на алуминиеви компоненти: Алуминият е друг често използван материал в аерокосмическата индустрия, особено в крилата и фюзелажите на самолети. Свредлата с DLC покритие от твърд карбид са идеални за пробиване в алуминий. Те могат да постигнат високоскоростно пробиване, което е от решаващо значение за масово производство на компоненти. Отличното качество на отвора, осигурено от тези свредла, гарантира, че компонентите пасват перфектно по време на сглобяването.

Автомобилна индустрия

1. Пробиване в блокове на двигатели: Блоковете на двигатели обикновено са изработени от чугун или алуминиеви сплави. Твърдокарбидните свредла се използват за пробиване на отвори за компоненти на двигателя, като бутала, клапани и маслени канали. Способността им да издържат на високи сили на рязане и да поддържат точност е от съществено значение за осигуряване на правилното функциониране на двигателя. Например, при пробиване на маслени канали в чугунени блокове на двигатели, устойчивостта на високи температури на твърдите карбидни свредла позволява ефективно пробиване без преждевременно износване.

2. Производство на части за трансмисия: Частите за трансмисия, често изработени от закалена стомана, изискват прецизно пробиване за зъбни валове и други компоненти. Твърдокарбидните свредла могат да режат през закалена стомана, постигайки необходимите допуски на отворите за плавна работа на зъбното колело. Дългият им живот на инструмента също така намалява времето за престой в производството, което ги прави рентабилни за автомобилно производство с голям обем.

Производство на медицински изделия

1. Пробиване в неръждаема стомана за хирургически инструменти: Хирургическите инструменти обикновено са изработени от неръждаема стомана. За пробиване на отвори в тези инструменти за елементи като панти и точки на закрепване се използват твърди карбидни свредла. Високата прецизност и отличното покритие на повърхността, осигурени от твърдите карбидни свредла, са от решаващо значение в производството на медицински изделия, тъй като всякакви несъвършенства могат да повлияят на производителността и безопасността на инструментите.

2. Обработка на титаниеви импланти: Титаниевите импланти, като например тазобедрените и колянните протези, изискват изключително прецизно пробиване, за да се осигури правилно прилягане и интеграция с тялото на пациента. Твърдокарбидните свредла могат да отговорят на тези строги изисквания, позволявайки създаването на отвори с тесни допуски и гладки повърхности, които са от съществено значение за успеха на импланта.

Предимства​

Висока износоустойчивост

Волфрамовият карбиден състав на свредлата от твърдосплав им придава изключителна износоустойчивост. В сравнение с традиционните свредла за високоскоростна стомана, свредлата от твърдосплавен карбид могат да издържат значително по-дълго при пробиване на твърди материали. Това означава по-малко смени на инструментите по време на производството, което води до повишена производителност. Например, в металообработваща фабрика, която пробива големи количества части от неръждаема стомана, използването на свредла от твърдосплавен карбид може да намали честотата на смяна на инструментите от веднъж на няколко часа до веднъж на няколко дни, в зависимост от обема на пробиване.

Превъзходна прецизност

Свредлата от твърдосплав могат да постигнат изключително малки допуски за отвори, често в рамките на няколко микрона. Тази прецизност е от решаващо значение в приложения, където точното разположение и размер на отворите са от съществено значение, като например при производството на електронни компоненти и високопрецизни механични части. Стабилната режеща производителност на свредлата от твърдосплав, благодарение на тяхната твърда конструкция и оптимизирана геометрия, гарантира, че пробитите отвори са постоянно кръгли и прави.

Възможност за пробиване на твърди материали

Както бе споменато по-рано, свредлата от твърд карбид могат да режат широк спектър от твърди материали, включително закалена стомана, титаниеви сплави и високотемпературни сплави. Това ги прави незаменими в индустрии, където такива материали се използват често. За разлика от тях, свредлата от бързорезна стомана могат да се затруднят или дори да се счупят при опит за пробиване на тези твърди материали, което подчертава превъзходството на свредлата от твърд карбид в тези приложения.

По-високи скорости на рязане и подавания

Благодарение на високата си температурна устойчивост и износоустойчиви покрития, твърдосплавните свредла могат да работят с по-високи скорости на рязане и подавания в сравнение с други видове свредла. Това води до по-бързо време за пробиване, което е значително предимство в производствени среди с голям обем. Например, в завод за производство на автомобилни части, използването на твърдосплавни свредла може да намали времето, необходимо за пробиване на партида отвори в блока на двигателя, с до 50% в сравнение с използването на традиционни свредла, което води до увеличен производствен капацитет.

В заключение, свредлата от твърд карбид са изключително универсален и ефикасен инструмент в света на машинната обработка и пробиването. Техните усъвършенствани технически характеристики, широк спектър от приложения и многобройни предимства ги правят предпочитан избор за индустрии, които изискват висококачествени и прецизни пробивни операции. Независимо дали става въпрос за аерокосмическа, автомобилна или медицинска промишленост, свредлата от твърд карбид продължават да играят жизненоважна роля в стимулирането на иновациите и подобряването на производствените процеси.