Was einfügen ist besser für aufgekohlten, gehärteten Stahl mit einer Härte von bis zu HRC58-62 nach der Wärmebehandlung? Für hochharte aufgekohlte, gehärtete Stahlteile können Hartmetalleinsätze, Keramikeinsätze und Einsätze aus polykristallinem kubischem Bornitrid (CBN) verarbeitet werden. Warum ist ein CBN-Einsatz ein geeigneteres Werkzeug für aufgekohlten, gehärteten Stahl mit HRC58-62?
Verarbeitungseigenschaften von aufgekohltem, gehärtetem Stahl
Die Härte von aufgekohltem, gehärtetem Stahl liegt im Allgemeinen zwischen HRC58 und 62 Grad. Zu den üblichen Stählen gehören 20CrMnTi, 40Cr usw., die häufig für Zahnräder, Zahnradhülsen, Zahnformen, Zahnradwellen und andere Teile verwendet werden. Seine Schneidverarbeitungseigenschaften sind wie folgt.
- Aufgekohlter, gehärteter Stahl weist eine hohe Festigkeit und Härte auf, seine Duktilität liegt bei nahezu 0.
- Beim Schneiden von aufgekohltem, gehärtetem Stahl der Güte HRC58-62 ist die Schnittkraft groß und die Schnitttemperatur hoch.
- Es ist nicht einfach, auf der Oberfläche von aufgekohlten, abgeschreckten Stahlteilen eine Aufbauschneide zu erzeugen.
- Die Wärmeleitfähigkeit von aufgekohltem, gehärtetem Stahl ist gering.
Wärmebehandlungsprozess von aufgekohltem, gehärtetem Stahl
Aufkohlungshärten ist ein übliches Wärmebehandlungsverfahren für Metallmaterialien. Es kann der Oberfläche aufgekohlter Werkstücke eine hohe Härte verleihen und ihre Verschleißfestigkeit verbessern. Die traditionellen Verfahren umfassen hauptsächlich: Anlassen bei niedriger Temperatur, direktes Abschrecken vor dem Abkühlen, primäres Abschrecken mit Wärme, Aufkohlungshärten bei hoher Temperatur, sekundäres Abschrecken mit Kältebehandlung, Induktionserwärmung nach dem Aufkohlen und andere Verfahren.
Bearbeitungsprozess von aufgekohltem, gehärtetem Stahl
Aufgekohlter, gehärteter Stahl muss nach der Wärmebehandlung fein bearbeitet werden, um die in der Zeichnung geforderte Größe und Oberflächenrauheit zu gewährleisten. Allerdings weisen die Teile aus aufgekohltem, gehärtetem Stahl nach der Wärmebehandlung eine hohe Härte auf und sind schwer zu bearbeiten. Bei einigen aufgekohlten, gehärteten Werkstücken erfolgt die Schnittführung unterbrochen, was leicht zu Werkzeugabsplitterungen führen kann. Nehmen wir als Beispiel aufgekohlte, gehärtete Zahnräder.
- Zahnradbearbeitungstechnologie: Schneiden – Schmieden – Normalisieren – Schruppdrehen – Vergüten und Wärmebehandlung (Abschrecken + Hochtemperaturanlassen) – Feindrehen – Zahnoberflächenschleifen – Prüfen und Lagern.
- Aus verarbeitungstechnischer Sicht müssen aufgekohlte, gehärtete Stahlteile geschliffen werden, um die Anforderungen der Zeichnungen zu erfüllen. Zahnräder schneiden intermittierend und das Drehwerkzeug kann eine Zeit lang nicht bearbeitet werden.
Werkzeugmaterialien für den Prozess der Aufkohlung von gehärtetem Stahl
Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung der Schneidtechnologie hat die Werkzeugindustrie sukzessive beschichtete Hartmetallwerkzeuge, Keramikwerkzeuge und Werkzeuge aus kubischem Bornitrid entwickelt, um die Bearbeitung von aufgekohltem gehärtetem Stahl durch Drehen statt durch Schleifen zu ermöglichen.
Beschichteter Hartmetalleinsatz. Dabei wird eine Schicht aus verschleißfestem Material mit guter Zähigkeit auf den Hartmetalleinsatz galvanisiert. Er hat eine höhere Härte und eine bessere Verschleißfestigkeit als der unbeschichtete Hartmetalleinsatz, aber die Dicke der Beschichtung beträgt im Allgemeinen 2 bis 18 μm und die verschleißfeste Schicht ist dünn. Langfristige Verarbeitung führt zum Verschleiß der verschleißfesten Schicht. Nachdem die verschleißfeste Schicht abgenutzt ist, unterscheidet sich die Verarbeitungsleistung nicht von der des unbeschichteten Hartmetalls. Darüber hinaus bricht die Kante des beschichteten Hartmetalleinsatzes bei intermittierenden Arbeitsbedingungen leicht, was zu erhöhtem Verschleiß, häufigen Werkzeugwechseln, Beeinträchtigung der Verarbeitungseffizienz und höheren Werkzeugkosten führt.
Keramikeinsatz. Im Vergleich zu beschichteten Hartmetallwerkzeugen weist es eine höhere Härte und bessere Leistung auf, hat jedoch den Nachteil, dass es spröde ist und Keramikeinsätze beim intermittierenden Schneiden leicht brechen.
CBN-Werkzeuge. Die Härte von kubischem Bornitrid ist nach Diamantwerkzeugen die zweithöchste und wird zusammen mit Diamantwerkzeugen als superhartes Werkzeug bezeichnet. Neben hoher Härte und guter Verschleißfestigkeit hat es auch den Nachteil, spröde zu sein. Durch kontinuierliche Bemühungen und Forschung hat die Werkzeugindustrie meines Landes Werkzeuge aus kubischem Bornitrid mit nichtmetallischem Bindemittel entwickelt, die das Problem lösen, dass CBN-Werkzeuge nur für Endbearbeitungsprozesse, nicht aber für die intermittierende Verarbeitung verwendet werden können. Für die Verarbeitung von aufgekohlten und abgeschreckten Stahlteilen kann BN-H10 für kontinuierliche Endbearbeitungsprozesse und BN-H21 für starke intermittierende Verarbeitungsprozesse verwendet werden.
Schnittparameter von aufgekohltem und gehärtetem Stahl mit CBN-Einsatz
Bei der Verarbeitung von aufgekohltem und abgeschrecktem Zahnradstahl gibt es häufig zwei Arbeitsbedingungen. Kontinuierliches Schneiden, intermittierendes Schneiden und Schruppdrehen. In meinem Land wurden für diese beiden Arbeitsbedingungen die Werkstoffe BN-H10, BN-H21 und BN-S20 entwickelt. Der Verarbeitungsplan sieht wie folgt aus.
Kontinuierliches Schneiden. Wählen Sie das Material BN-H10, das zum zusammengesetzten CBN-Einsatz gehört, und die Schnitttiefe wird auf 0,3 mm begrenzt. Schnittparameter: ap ≤ 1 mm, Fr = 0,05–0,35 mm/U, Vc = 60–250 m/min.
Intermittierendes Schneiden. Wählen Sie das Material BN-H21, ein Verbundwerkzeug aus kubischem Bornitrid mit hoher Verschleißfestigkeit und Bruchfestigkeit, und die Schnitttiefe wird auf 0,3 mm begrenzt. Schnittparameter: ap ≤ 1 mm, Fr = 0,05–0,35 mm/U, Vc = 60–250 m/min.
Grobes Drehen. Es gibt auch eine Art von intermittierendem Schneiden, das zum Drehen mit großem Toleranzbereich gehört. Aufgrund der großen Verformung großer Werkstücke nach der Wärmebehandlung beträgt die Bearbeitungszugabe ≥ 2 mm und gehört zum starken intermittierenden Schneiden. Wählen Sie in diesem Fall das in meinem Land entwickelte Material BN-S20. Diese Marke gehört zu einem integrierten Werkzeug aus kubischem Bornitrid ohne Obergrenze der Schnitttiefe, das den gesamten Einsatz ausfüllen kann.
