На работоспособность твердосплавных пластин оказывают влияние следующие основные факторы:
1. Состав твёрдого сплава.
2. Размер зерна в пластине.
3. Равномерность зёрен в твердосплавной пластине.
4. Форма зёрен пластины.
5. Состав и качество покрытия.
6. Конструкция стружколома.
7. Правильность подбора пластины к конкретным условиям работы.
Состав твёрдого сплава
Твёрдые сплавы состоят из карбидов титана, карбидов вольфрама либо карбида тантала. Каждый вид карбидов имеет свои преимущества и недостатки. Например, карбид вольфрама является самым твёрдым из карбидов, но наименее стойким к воздействию высоких температур в зоне резания. Карбиды тантала, напротив, хорошо переносят высокие температуры без существенной потери механических свойств, но плохо воспринимают неравномерные нагрузки и большие усилия на режущую кромку. Также внутри каждой группы существует большое разнообразие карбидов, которое отличается между собой химическим составом и процентным содержанием различных химических элементов в порошке. Различный процент содержания химических элементов влияет на свойства твердосплавной пластины: способность работать при воздействии высоких температур, ударов, воспринимать разнообразные нагрузки и т.д.
Удачно подобранный химический состав под конкретные условия обработки, может очень серьёзно поднять стойкость и производительность пластины. Поэтому разнообразность твёрдых сплавов у производителя является хорошим сигналом для профессионального подбора инструмента.
Размер зерна в пластине
Твердосплавные пластины получают методом спекания твердосплавных порошков. Порошки имеют определённый стандартизированный размер зерна. Существуют порошки: крупнозернистые (размер зерна 3-5 мкм), мелкозернистые (размер зерна 1 мкм), субмикронные (размер зерна 0,5-0,8 мкм) и ультратонкие (размер зерна 0,3-0,4 мкм). Механические свойства пластины зависят от размера зерна в используемом порошке ̶ чем мельче зёрна, тем выше механические свойства пластины. Но уменьшение размера зерна в пластине оказывает влияние на конечную стоимость пластины, поскольку стоимость сырья возрастает с уменьшением размера зёрен порошка.
Равномерность зёрен в твердосплавной пластине
Помимо среднего размера зёрен, очень важна стабильность размеров зерна в порошке. В случае, если размеры зерна в пластинах будут между собой отличаться, то будут отличаться и их механические свойства, что приведёт к нестабильному качеству инструмента. Именно по этой причине обычно режущий инструмент дешёвого сегмента показывает нестабильное качество от партии к партии пластин.
Форма и направление роста зёрен пластины
Помимо размера зёрен пластины, также важна их форма и направление расположения в материале пластины. Многочисленные экспериментальные исследования показали, что при расположении зёрен в одном направлении, стойкость инструмента повышается, уменьшается возможность скалывания и выкрашивания при больших нагрузках. Для того чтобы зёрна в пластине были примерно равны по величине и имели рост в одинаковом направлении, материал подвергают специальной термической обработке, что увеличивает затраты на оборудование, время изготовления, соответственно, увеличивает стоимость пластин, но при этом значительно повышается стойкость инструмента.
Состав и качество покрытия
Для предотвращения быстрого износа пластин их часто покрывают защитным покрытием. Поскольку покрытие пластин расположено на самой её поверхности, то этот слой принимает сразу несколько воздействий на пластину. Основные воздействия на пластину ̶ это действие сил трения, тепловое воздействие и влияние сил резания на кромку и стружколом. Поскольку покрытие в первую очередь воспринимает на себя нагрузки резания, от его качества зависит в значительной степени стойкость. В последние десятилетия ведущие компании по производству инструмента начали применять многослойные покрытия. Самый верхний слой предохраняет от чрезмерного трения основной материал пластины, второй слой воспринимает на себя температурную нагрузку, третий предохраняет от температурного воздействия, не пропуская тепло на твёрдый сплав и т. д.
Качество поверхностных слоёв и способность их защищать твёрдый сплав от чрезмерного воздействия сил резаная оказывает влияние на стойкость инструмента.
Многослойные покрытия ведут к незначительному удорожанию инструмента, но значительно повышают стойкость. Иногда в разы.
Конструкция стружколома
Стружколом оказывает значительное влияние на процесс резания. Стружколом обеспечивает дробление стружки, теплоотвод из зоны резания, обеспечивает прочность режущей кромки.
Подбор стружколома к конкретным условиям обработки, с учётом свойства покрытия и материала пластины, является особо важным элементом в обеспечении эффективности обработки металлов.
Правильность подбора пластины к конкретным условиям работы
Несмотря на всю очевидность необходимости правильного подбора пластин, на машиностроительных предприятиях России приблизительно 70−80% твердосплавных токарных пластин выбираются неверно. Это уменьшает эффективность использования инструмента, увеличивает время производства изделий, что приводит к росту себестоимости продукции. Именно по этой причине, компании-изготовители премиального инструмента, содержат штат собственных технологов-инструментальщиков, которые оказывают поддержку в выборе инструмента, а также знакомят партнёров с новинками своей продукции. Данная услуга показала себя очень эффективной, особенно в первые годы сотрудничества с предприятием.
Как можно понять из вышеописанного, для изготовления качественных твердосплавных пластин, необходимо иметь достаточно много высокотехнологического оборудования и отработанные технологические процессы. Также для изготовления высококачественных твердосплавных пластин нужны дополнительные технологические операции (специальная многоступенчатая термообработка, многослойные покрытия), которые увеличивают стоимость изделия, но повышают производительность пластин, тем самым сокращая время обработки деталей, уменьшая время их изготовления и снижая себестоимость продукции.
Под давлением политической составляющий, почти все бренды, производящие высококачественный инструмент официально, ушли с нашего рынка и больше не поставляют свою продукцию в Россию. На этом фоне появляются новые бренды, которые по результатам сравнительных испытаний показывают себя очень достойно, зачастую даже лучше европейских аналогов. Например, компания AHNO (официально принадлежит компании Sandvik) активно развивается на Российском рынке, предлагая широкий ассортимент высококачественных твердосплавных токарных пластин.
Твердосплавные токарные пластины по стандарту ISO можно купить в интернет-магазине www.ahno-tool.ru.
