Твердосплавные режущие инструменты: свойства, применение и преимущества

Твердосплавный режущий инструмент

Режущие инструменты (часто называемые резами) — это небольшие штанги с острыми режущими краями. В отличие от бытовых ножей, эти резы предназначены для удаления материала в промышленных процессах резки и механической обработки. Поскольку обрабатываемые заготовки обычно твердые и жесткие, инструмент должен обладать достаточной жесткостью для выполнения операций.

Современные режущие инструменты выпускаются в различных спецификациях, конструкциях и из разных материалов. Твердосплавные инструменты — одни из самых распространенных сегодня. Под ними понимают инструменты, полностью изготовленные из твердого сплава, металлические реза с твердосплавным покрытием или с припаянной твердосплавной пластиной, что повышает прочность и режущие свойства.

Твердосплавные инструменты популярны в современном машиностроении по нескольким причинам. Покрытие или пластина из твердого сплава придает инструменту лучшие физические свойства, позволяя выдерживать более высокие рабочие температуры с сохранением режущей способности. Твердые сплавы дают ряд дополнительных преимуществ благодаря своим физическим характеристикам.

Углеродистые металлические материалы (твердые сплавы)

Твердый сплав (карбид) — материал, широко применяемый для изготовления режущих инструментов. Это химическое соединение углерода с металлическими элементами. Типичные металлы: титан, тантал, вольфрам. Углеродистые металлические материалы ценятся за физическую прочность, жесткость и износостойкость, устойчивость к давлению и теплу. Твердосплавные инструменты также называют инструментами из цельного твердого сплава.

Вольфрамовый карбид

Когда речь идет о твердосплавных инструментах, первым приходит на ум вольфрамовый карбид. Именно вольфрамовые резы имеют в виду, говоря о твердосплавном инструменте. Их история начинается с начала 1900-х. Вольфрамовый карбид применяется в режущих инструментах и пластинах, так как обеспечивает более высокие скорости резки, более высокую подачу и большую долговечность.

Вольфрамовый карбид содержит равные количества углерода и вольфрама. Эта структура дает исключительную жесткость: он в два раза жестче и плотнее стали. Кроме того, он обладает выдающейся твердостью — 9 по шкале Мооса. Поэтому вольфрамовый карбид идеален для режущих, механических инструментов и абразивов. Помимо вольфрама, используются и другие виды твердых сплавов.

Титановый карбид

Титановый карбид — еще один распространенный материал для режущих инструментов. Как и вольфрамовый, он имеет твердость 9 по Моосу. Инструменты из титанового карбида обеспечивают высокие скорости резки, чистую чистовую поверхность и точность. Их преимущественно используют для обработки сталевых материалов. Иногда титановый карбид добавляют к вольфрамовому для повышения износо- и коррозионной стойкости. Сочетание обоих карбидов дает инструмент с большим ресурсом и лучшими режущими свойствами.

Танталовый карбид

В отличие от вольфрамовых и титановых карбидов, танталовый карбид менее тверд и жесток. Его чаще используют как покрывающий слой инструментов или добавку к вольфрамовому карбиду для повышения коррозионной стойкости. Ключевая особенность танталового карбида — сверхпроводимость, позволяющая использовать его как электродный материал в электроэрозионной резке проволокой (EDM). При такой резке материал удаляется искрами, а не обычным резаком, что идеально для сложных форм.

Преимущества твердосплавных режущих инструментов

Инструменты из цельного твердого сплава, независимо от входящих элементов, широко применяются в металлообработке благодаря общим физическим свойствам. Они дают лучшие результаты, чем другие типы резов, и являются довольно экономичным выбором — одним из самых недорогих на рынке. По этим двум причинам их предпочитают.

Лучшие физические свойства

Твердосплавные резы обладают рядом свойств, выгодных для резки. Теплостойкость — одно из ключевых преимуществ. При резке выделение тепла неизбежно. Некоторые инструменты чувствительны к теплу: они быстрее изнашиваются и устают. Твердосплавные резы удерживают твердость при высоких температурах, поэтому подходят для тяжелой резки и высокоабразивных материалов.

Низкая стоимость

Экономичность — второе преимущество. Оно достигается за счет износостойкости и высокой скорости обработки. Из-за долгого ресурса инструменты меняют реже, снижая затраты. Кроме того, твердые сплавы позволяют выше скорости резки и подачи, сокращая время цикла. Меньшая частота замены и более короткие циклы приводят к снижению затрат и росту производительности — главная причина предпочтения твердосплавных резов.