تُستخدم مُدخلات الكربيد على نطاق واسع في صناعة تشغيل المعادن لمختلف عمليات التشغيل، مثل الخراطة والطحن والحفر والمملة. توفر إدخالات الكربيد أداءً فائقًا وإنتاجية وعمرًا للأداة مقارنةً بمواد القطع الأخرى، مثل الفولاذ عالي السرعة (HSS) أو أدوات الكربيد النحاسية. ومع ذلك، لا يتم إنشاء جميع إدراجات الكربيد على قدم المساواة. هناك العديد من العوامل التي يجب مراعاتها عند اختيار إدراج الكربيد المناسب لتطبيق المعالجة الخاص بك، مثل:

  • مادة الشغل وقابليتها للتصنيع
  • سرعة القطع ومعدل التغذية وعمق القطع
  • هندسة الأداة، مثل الشكل والحجم وإعداد الحافة ونصف قطر الأنف
  • نوع الطلاء وسمكه
  • حامل الأداة ونظام التثبيت

في منشور المدونة هذا، سنناقش بعض الجوانب الرئيسية لاختيار إدراج الكربيد ونقدم بعض النصائح والتوصيات لمساعدتك على تحسين نتائج المعالجة الخاصة بك.

المواد الشغل وقابلية التشغيل الآلي

العامل الأول والأكثر أهمية الذي يجب مراعاته عند اختيار إدراج كربيد هو مادة الشغل وقابليتها للتشغيل الآلي. تتميز المواد المختلفة بخصائص مختلفة، مثل الصلابة والمتانة والكشط والتوصيل الحراري والتفاعل الكيميائي، مما يؤثر على أوضاع التآكل والفشل لأداة القطع. على سبيل المثال، الفولاذ بشكل عام أصعب وأكثر كشطًا من الألومنيوم، لكن الألومنيوم لديه موصلية حرارية أعلى وألفة كيميائية أقل مع الكربيد. لذلك، هناك حاجة إلى درجات وطلاءات مختلفة من الكربيد للمواد المختلفة لتحقيق أفضل توازن بين مقاومة التآكل والمتانة.

إن قابلية تصنيع المادة هي مقياس لمدى سهولة أو صعوبة تصنيعها باستخدام أداة قطع معينة. تعتمد قابلية التصنيع على عوامل مختلفة، مثل تركيب المادة، والبنية المجهرية، والصلابة، والقوة، والليونة، وحالة السطح. غالبًا ما يتم التعبير عن قابلية التصنيع كنسبة مئوية أو تصنيف بناءً على مادة قياسية، مثل الفولاذ الحر القطع. كلما زادت قابلية التصنيع، أصبح من الأسهل تصنيع المادة بسرعة قطع عالية، ومعدل تغذية، وعمق قطع، وكلما زاد عمر الأداة.

بشكل عام، تقل قابلية تصنيع المادة مع زيادة صلابتها وقوتها، والعكس صحيح. ومع ذلك، هناك بعض الاستثناءات، مثل الحديد الزهر، الذي يتمتع بصلابة عالية ولكن أيضًا قابلية تصنيع عالية بسبب محتواه من الجرافيت. يتم تصنيف بعض المواد، مثل الفولاذ المقاوم للصدأ والتيتانيوم والسبائك القائمة على النيكل، على أنها مواد يصعب قطعها، لأنها ذات قابلية تصنيع منخفضة وميل كبير للتسبب في تآكل الأداة وفشلها. تتطلب هذه المواد درجات وطلاءات كربيد خاصة يمكنها تحمل درجات الحرارة العالية والضغوط والتفاعلات الكيميائية عند حافة القطع.

سرعة القطع ومعدل التغذية وعمق القطع

العامل الثاني الذي يجب مراعاته عند اختيار مُدخل الكربيد هو سرعة القطع ومعدل التغذية وعمق القطع. هذه هي المعلمات الرئيسية التي تحدد ظروف القطع ومعدل إزالة المواد في عملية التصنيع. كما أنها تؤثر أيضًا على درجة الحرارة والضغط والإجهاد عند حافة القطع، وبالتالي تآكل الأداة وأوضاع فشلها.

سرعة القطع هي السرعة الخطية لحافة القطع بالنسبة لسطح قطعة العمل. يتم التعبير عنها عادة بالمتر في الدقيقة (م/دقيقة) أو القدم السطحية في الدقيقة (سفم). تعتمد سرعة القطع على مادة قطعة العمل، مادة الأداة، هندسة الأداة، ونوع الطلاء. بشكل عام، كلما زادت سرعة القطع، زادت الإنتاجية وقل عمر الأداة، والعكس صحيح. ومع ذلك، يوجد نطاق مثالي لسرعة القطع لكل مجموعة من المواد والأدوات، حيث يتم زيادة عمر الأداة إلى الحد الأقصى وتقليل تآكل الأداة. يمكن تحديد نطاق سرعة القطع الأمثل هذا من خلال إجراء اختبارات القطع أو الرجوع إلى توصيات الشركة المصنعة.

معدل التغذية هو المسافة الخطية التي تتقدم بها حافة القطع إلى قطعة العمل لكل دورة في المغزل أو لكل سن للأداة. يتم التعبير عنها عادةً بالملليمتر لكل دورة (مم/rev) أو البوصة لكل دورة (ipr) للخراطة، وبالمليمتر لكل سن (مم/سن) أو بوصة لكل سن (ipt) للطحن. يعتمد معدل التغذية على مادة قطعة العمل، مادة الأداة، هندسة الأداة، ونوع الطلاء. بشكل عام، كلما ارتفع معدل التغذية، زادت الإنتاجية ومعدل إزالة المواد، ولكن أيضًا زادت قوى القطع وتآكل الأداة، والعكس صحيح. ومع ذلك، يوجد نطاق معدل تغذية مثالي لكل مجموعة من المواد والأدوات، حيث يتم تحسين تشطيب السطح ودقة الأبعاد وتقليل تآكل الأداة. يمكن تحديد نطاق معدل التغذية الأمثل هذا عن طريق إجراء اختبارات القطع أو استشارة توصيات الشركة المصنعة.

عمق القطع هو المسافة العمودية التي تخترقها حافة القطع في قطعة العمل. وعادة ما يتم التعبير عنها بالملليمتر (مم) أو البوصة (بوصة). يعتمد عمق القطع على مادة قطعة العمل، ومادة الأداة، وهندسة الأداة، ونوع الطلاء. بشكل عام، كلما زاد عمق القطع، زادت الإنتاجية ومعدل إزالة المواد، ولكن أيضًا زادت قوى القطع وتآكل الأداة، والعكس صحيح. ومع ذلك، هناك عمق مثالي لنطاق القطع لكل مجموعة من المواد والأدوات، حيث يتم تعظيم عمر الأداة واستقرارها وتقليل تآكل الأداة واهتزازها. يمكن تحديد هذا العمق الأمثل لنطاق القطع من خلال إجراء اختبارات القطع أو الرجوع إلى توصيات الشركة المصنعة.

هندسة الأداة

العامل الثالث الذي يجب مراعاته عند اختيار إدراج كربيد هو هندسة الأداة، مثل الشكل والحجم وإعداد الحافة ونصف قطر الأنف. تؤثر هندسة الأداة على أداء القطع، والانتهاء من السطح، ودقة الأبعاد، وعمر الأداة للإدراج.

يحدد شكل الإدخال عدد حواف القطع، وتكوين الرقاقة، وإخلاء الرقاقة. هناك العديد من أشكال الإدخال المتاحة، مثل المثلث والمربع والمعيني والمستدير وغير المنتظم. كل شكل له مزاياه وعيوبه، اعتمادًا على عملية التشغيل وهندسة قطعة العمل. على سبيل المثال، تحتوي الإدخالات المثلثة على ثلاث حواف قطع ويمكن استخدامها في عمليات الدوران والحفر والخيوط. ومع ذلك، فهي تتميز بزاوية خلوص صغيرة وحافة قطع ضعيفة، مما يحد من تطبيقها على الآلات الخفيفة والمتوسطة. تحتوي الإدخالات المربعة على أربع حواف قطع ويمكن استخدامها لعمليات الخراطة والطحن والطحن الوجهي. ومع ذلك، فهي تتمتع بزاوية خلوص كبيرة وحافة قطع قوية، مما يجعلها مناسبة للتصنيع الثقيل والمتقطع.

يحدد حجم الإدخال قوة الأداة وثباتها وقوى القطع. عادة ما يتم التعبير عن حجم الإدخال بمعلمتين: قطر الدائرة المنقوشة (IC) والسمك (T). IC هو قطر أكبر دائرة يمكن إدراجها داخل الشكل المُدرج. T هي المسافة بين الأسطح العلوية والسفلية للإدراج. بشكل عام، كلما كان حجم الإدخال أكبر، كانت الأداة أقوى وأكثر استقرارًا، ولكن أيضًا زادت قوى القطع واستهلاك الطاقة، والعكس صحيح. لذلك، يجب اختيار حجم الإدخال وفقًا لمتطلبات التصنيع وقدرات الماكينة.

يحدد إعداد حافة الإدخال الحدة ومقاومة التآكل وصلابة حافة القطع. إعداد الحافة هو تعديل الهندسة المتطورة عن طريق الطحن أو الشحذ أو الطلاء. تتوفر العديد من مستحضرات الحواف، مثل الحادة، والشحذ، والمشطوفة، والمنصفة. كل إعداد حافة له مزاياه وعيوبه، اعتمادا على مادة الشغل وظروف القطع. على سبيل المثال، تتمتع الحواف الحادة بقوى قطع منخفضة وتشطيب سطحي عالي، ولكنها تتميز أيضًا بمقاومة تآكل منخفضة وقابلية عالية للتشقق أو الكسر. تتميز الحواف المصقولة بمقاومة عالية للتآكل وصلابة عالية، ولكنها تتمتع أيضًا بقوى قطع عالية وسطح منخفض. تتميز الحواف المشطوفة بتسوية بين الحواف الحادة والشحذ، مع قوى قطع معتدلة، ومقاومة التآكل، ولمسة نهائية للسطح. تتمتع الحواف المشعة بانتقال سلس بين أوجه المشط والجوانب، مما يقلل من تركيز الضغط ويحسن عمر الأداة.

يحدد نصف قطر مقدمة الإدخال تشطيب السطح ودقة الأبعاد وعمر الأداة. نصف قطر الأنف هو نصف قطر القوس عند طرف الإدخال. بشكل عام، كلما كان نصف قطر الأنف أكبر، كان تشطيب السطح ودقة الأبعاد أفضل، ولكن أيضًا كلما زادت قوى القطع وتآكل الأداة، والعكس صحيح. لذلك، يجب اختيار نصف قطر مقدمة الإدخال وفقًا لمتطلبات تشطيب السطح ودقة الأبعاد لقطعة الشغل.

نوع الطلاء وسمك

العامل الرابع الذي يجب مراعاته عند اختيار إدراج كربيد هو نوع الطلاء وسمكه. الطلاء عبارة عن طبقة رقيقة من مادة صلبة ومقاومة للاهتراء يتم تطبيقها على سطح ركيزة الكربيد عن طريق طرق ترسيب البخار الفيزيائي أو الكيميائي (PVD أو CVD). يعمل الطلاء على تحسين أداء وعمر أداة الإدخال من خلال توفير:

  • صلابة أعلى ومقاومة التآكل
  • انخفاض الاحتكاك والالتصاق
  • ارتفاع الاستقرار الحراري والكيميائي
  • ارتفاع الأكسدة ومقاومة التآكل

هناك العديد من مواد الطلاء المتاحة، مثل كربيد التيتانيوم (TiC)، ونيتريد التيتانيوم (TiN)، وكربونيتريد التيتانيوم (TiCN)، وأكسيد الألومنيوم (Al2O3)، والكربون الشبيه بالماس (DLC). كل مادة طلاء لها مزاياها وعيوبها، اعتمادًا على مادة الشغل وظروف القطع. على سبيل المثال، يتمتع TiC بصلابة عالية ومقاومة للتآكل، ولكنه يتمتع أيضًا بهشاشة عالية وثبات حراري منخفض. يتميز TiN بقدرة احتكاك والتصاق منخفضة، ولكنه أيضًا منخفض الصلابة ومقاومة التآكل. يحتوي TiCN على حل وسط بين TiC وTiN، مع صلابة معتدلة، ومقاومة التآكل، والاحتكاك، والالتصاق. يتمتع Al2O3 بثبات حراري وكيميائي عالي، ولكنه يتميز أيضًا بقدرة عالية على الاحتكاك والالتصاق. يتميز DLC بقدرة احتكاك والتصاق منخفضة، ولكنه يتميز أيضًا بثبات حراري وكيميائي منخفض.

يحدد سمك الطلاء التوازن بين مقاومة التآكل وصلابة الإدخال. بشكل عام، كلما زادت سماكة الطلاء، زادت مقاومة التآكل،