Utilizarea burghiului din carbură: ce fac burghiele și cum să le folosească corect

Ce Burghie Faceți și de ce este important materialul de tăiere

Burghiile sunt instrumente de tăiere rotative concepute pentru a crea găuri cilindrice într-o piesa de prelucrat prin îndepărtarea materialului printr-o combinație de forță axială și forță de rotație. Muchiile de tăiere de la vârf forfecă materialul, în timp ce canelurile elicoidale transportă așchii din orificiu, prevenind înfundarea și acumularea de căldură. Geometria, acoperirea și materialul substratului unui burghiu determină aplicațiile pe care le poate gestiona în mod fiabil și cât durează în condiții de producție.

Burghiile din carbură diferă de alternativele din oțel de mare viteză (HSS) într-un mod fundamental: sunt fabricate din carbură de tungsten, un compus aproximativ de trei ori mai rigid decât oțelul , care permite viteze de tăiere mai mari, o reținere mai bună a marginilor și o durată de viață mult mai lungă în materiale dure sau abrazive. Pentru găurirea de uz general în lemn sau materiale plastice moi, HSS este adesea adecvat. Pentru metale, compozite, ceramică sau serii de producție de mare volum, carbura este de obicei alegerea corectă.

Aplicații de bază ale burghiilor din carbură în funcție de material

Burghiile din carbură sunt specificate într-o gamă largă de industrii și tipuri de piese de prelucrat. Înțelegerea unde funcționează cel mai bine fiecare variantă ajută la evitarea uzurii premature și a calității proaste a găurii.

Oțel călit și fontă

Oțelurile întărite peste 45 HRC și fonta cenușie conțin microstructuri abrazive care șterg rapid marginile HSS. Burghiile din carbură solidă mențin geometria de tăiere la viteze de suprafață de 80–200 m/min în aceste materiale, comparativ cu 15–30 m/min pentru HSS neacoperit. Acoperirile TiAlN sau AlCrN prelungesc și mai mult durata de viață a sculei, oferind izolație termică la muchia de tăiere, ceea ce este critic atunci când este necesară găurirea uscată sau cu lubrifiere în cantitate minimă (MQL).

Oțel inoxidabil și aliaje rezistente la căldură

Oțelurile inoxidabile austenitice se întăresc rapid sub muchia de tăiere. Burghiile din carbură cu o geometrie cu punct de despicare și un unghi de vârf de 135° reduc forța de împingere necesară pentru a pătrunde pe suprafață, limitând întărirea prin lucru. În superaliajele de nichel, cum ar fi Inconel 718, burghiele din carbură cu canale de răcire sunt standard, deoarece evacuarea așchiilor și managementul termic controlează direct toleranța diametrului găurii și finisarea suprafeței.

Polimeri armați cu fibră de carbon (CFRP) și compozite

Fibrele de carbon abrazive din CFRP distrug burghiele HSS în câteva găuri. Burghiile din carbură – în special cele cu geometrie de vârf sau pumnal – minimizează delaminarea la intrare și ieșire, care este o cerință critică de calitate în componentele structurale aerospațiale și auto. Durata de viață a sculei pe ciclu de rectificare este 5–10 ori mai lung decât HSS în aplicațiile CFRP.

Placi de circuite imprimate (PCB)

Găurirea PCB utilizează burghie din carbură cu microgranule la viteze ale axului de 100.000–300.000 RPM pentru a produce prin găuri de până la 0,1 mm în diametru. Armarea cu fibră de sticlă a substraturilor FR4 face din carbură singurul material practic de substrat la aceste diametre și număr de cicluri. Un singur burghiu din carbură PCB poate completa câteva mii de găuri înainte de a necesita înlocuire.

Geometria burghiului din carbură: modul în care designul afectează performanța

Geometria unui burghiu din carbură nu este standardizată - este proiectată pentru condiții specifice de tăiere. Parametrii cheie includ:

• Unghiul punctului: Un unghi de 118° se potrivește materialelor mai moi; Unghiurile punctului de despicare de 135° sau 140° sunt preferate pentru metalele dure, deoarece se autocentrează fără orificiu pilot și reduc împingerea axială cu până la 50%.
• Unghiul helix: Design-urile cu helix înalt (35–40°) îmbunătățesc evacuarea așchiilor în forajele adânci și materialele ductile. Unghiurile joase ale helixului (15–20°) asigură o rezistență mai mare a muchiilor în materiale fragile precum fonta sau fibra de carbon.
• Grosimea benzii: O pânză mai groasă crește rigiditatea și este utilizată în tăieturi întrerupte; o bandă subțiată sau un design cu punct despicat reduce forța de avans în aliajele greu de prelucrat.
• Număr de flaut: Burghiile din carbură cu două caneluri sunt cele mai comune. Modelele cu trei și patru caneluri măresc diametrul miezului pentru rigiditate în găurile adânci, dar necesită viteze de avans mai mari pentru a preveni frecarea.
• Canale prin intermediul lichidului de răcire: Livrarea internă a lichidului de răcire menține temperaturile de tăiere și spăla așchiile în găuri adânci (raporturi adâncime-diametru peste 3:1), prevenind canelurile împachetate și ruperea catastrofală a burghiului.

Selecția gradului de carbură și a stratului de acoperire

Calitatea substratului de carbură joacă, de asemenea, un rol. Carbura cu granulație fină (dimensiunea granulelor sub 1 µm) asigură o mai bună ascuțire a muchiei și este preferată pentru burghie cu diametru mic și operațiuni de finisare. Calitățile cu granulație medie oferă o rezistență îmbunătățită pentru tăieturi întrerupte sau găurire prin solzi și suprafețe întărite.

Cum să utilizați corect burghiele din carbură

Burghiile din carbură oferă toate avantajele numai atunci când sunt utilizate în parametrii corecti. Erorile obișnuite care duc la defecțiuni premature includ rularea la viteze incorecte, utilizarea avansului excesiv sau insuficient și aplicarea unei strategii greșite de lichid de răcire.

Viteză și avans

Viteza de tăiere (metri de suprafață pe minut) este variabila principală de controlat. Pentru găurirea cu carbură din oțel carbon mediu (de exemplu, 1045), o viteză de pornire a suprafeței de 80–120 m/min este tipică, cu viteze de avans de 0,10–0,20 mm/tur în funcție de diametrul burghiului. Executarea carbură prea încet provoacă mai degrabă frecare decât tăiere, ceea ce generează căldură și poate duce la ciobirea muchiilor. Funcționarea prea rapidă în materiale dure sau abrazive accelerează uzura flancurilor și scurtează semnificativ durata de viață a sculei.

Rigiditatea mașinii

Spre deosebire de HSS, carbura este fragilă. Vibrația de la un lagăr uzat al axului, o surplosă excesivă a sculei sau o piesă de prelucrat nesusținută concentrează stresul la muchia de tăiere și provoacă ciobirea sau ruperea burghiului. Burghiile din carbură solidă cu diametrul sub 6 mm sunt deosebit de sensibile până la deplasare — chiar și 0,01 mm TIR (Citirea totală a indicatorului) poate scurta durata de viață a sculei cu 30–50% în materiale dure.

Evacuarea lichidului de răcire și a așchiilor

Pentru găurile cu adâncime mai mare de trei diametre, sunt necesare cicluri regulate de găurire cu ciocănit sau alimentarea cu lichid de răcire pentru a curăța așchii înainte de a împacheta canelurile. În oțel inoxidabil și titan, lichidul de răcire inundat la o presiune internă de 40–100 bar este de preferat pentru a controla căldura și pentru a preveni formarea marginilor acumulate. În CFRP, lichidul de răcire este de obicei evitat deoarece poate delamina straturile lipite - se folosește în schimb aer comprimat sau extracție în vid.

Burghie din carbură vs. HSS vs. burghie de cobalt: când să folosiți fiecare

Alegerea dintre substraturile burghiului se reduce la duritatea piesei de prelucrat, volumul de producție și rigiditatea disponibilă a mașinii.

• HSS: Suficient pentru găurirea cu volum redus în oțel moale, aluminiu, lemn și materiale plastice. Cost mai mic pe unealta, tolereaza unele vibratii. Nu este potrivit peste ~35 HRC sau în medii de producție de mare viteză.
• Cobalt HSS (M35/M42): Oferă rezistență la căldură îmbunătățită față de HSS standard. O cale de mijloc practică pentru oțel inoxidabil în volume de producție scăzute spre medii sau atunci când rigiditatea mașinii nu se potrivește cu carbura solidă.
• Carbură solidă: Alegerea corectă pentru oțeluri întărite, fontă, compozite, ceramică și orice aplicație de volum mare în care timpul de nefuncționare pentru schimbarea sculei are un cost măsurabil. Necesită mașini-unelte rigide și parametri de tăiere corecti pentru a evita ruperea.
• Cu vârf din carbură: O opțiune rentabilă pentru găurirea cu diametru mai mare în zidărie, beton sau țiglă, unde un corp din carbură solidă ar fi inutil. Frecvent în construcții și renovare, mai degrabă decât în ​​prelucrarea metalelor de precizie.