wiadomości o firmie Pręty z węglika spiekanego z otworami chłodzącymi: Wydajne rozwiązanie problemów z przegrzewaniem podczas obróbki skrawaniem

W zastosowaniach przemysłowych, takich jak produkcja form, wiercenie głębokich otworów i frezowanie z dużą prędkością, pręty z węglika spiekanego służą jako materiał bazowy do narzędzi do cięcia i formowania rdzeni. Tradycyjne pręty pełnowęglikowe mają jednak zasadniczą wadę: ciepło powstające podczas obróbki nie może zostać szybko odprowadzone, co prowadzi do zmiękczenia i przyspieszonego zużycia krawędzi narzędzia, a nawet pogarsza precyzję przedmiotu obrabianego. Pręty z węglika spiekanego z otworami na chłodziwo rozwiązują ten problem poprzez wstępne projektowanie przelotowych lub półprzelotowych kanałów chłodziwa wewnątrz pręta, umożliwiając dopływ chłodziwa bezpośrednio do krawędzi skrawającej lub obszaru obróbki, kontrolując ciepło u źródła.Taka konstrukcja nie tylko wydłuża żywotność prętów z węglika spiekanego o 30–60%, ale także zwiększa wydajność obróbki o ponad 20%. Zmniejsza również deformację przedmiotu obrabianego spowodowaną wysokimi temperaturami, dzięki czemu szczególnie nadaje się do obróbki twardych materiałów (takich jak stal nierdzewna i stopy tytanu) oraz skomplikowanych scenariuszy przetwarzania. W tym artykule omówiono podstawowe wartości, typy konstrukcji, scenariusze zastosowań i kluczowe punkty zastosowania prętów z węglika spiekanego z otworami na chłodziwo. Cała treść opiera się na praktycznych doświadczeniach przemysłowych, które pomogą Ci szybko opanować to rozwiązanie w zakresie aktualizacji narzędzi.

Chociaż tradycyjne pręty pełnowęglikowe mają wysoką twardość, wysokie temperatury ograniczają ich wydajność w obróbce ze średnimi i dużymi prędkościami lub w scenariuszach materiałów trudnych do obróbki. Konkretne punkty bólowe można podsumować w trzech kategoriach:

Tarcie pomiędzy prętem węglikowym a przedmiotem obrabianym podczas cięcia lub formowania generuje lokalne temperatury rzędu 300–800°C. Chociaż sam węglik spiekany jest odporny na ciepło, długotrwałe wysokie temperatury zmiękczają fazę spoiwa (np. kobalt) na krawędzi narzędzia, zmniejszając odporność na zużycie. Przykładowo: podczas obróbki stali nierdzewnej 304 tradycyjnymi prętami węglikowymi krawędź zużywa się 2–3 razy szybciej niż podczas obróbki zwykłej stali węglowej, co wymaga wymiany narzędzia po przetworzeniu średnio tylko 50 detali.

W tradycyjnej obróbce chłodziwo jest podawane wyłącznie poprzez natryskiwanie zewnętrzne. Jednakże ze względu na ścieżki obróbki (np. głębokie otwory, otwory nieprzelotowe) lub konstrukcję narzędzia, chłodziwo ma trudności z penetracją krawędzi skrawającej. Na przykład podczas wiercenia głębokich otworów zewnętrzne chłodziwo nagrzewa się, zanim dotrze do dna otworu, drastycznie zmniejszając jego efekt chłodzenia i powodując odchylenie precyzji ścianki otworu przekraczające 0,02 mm.

Nierozproszone ciepło przenosi się na obrabiany przedmiot, powodując lokalne odkształcenie termiczne. Na przykład: podczas obróbki cienkościennych części form ciepło wytwarzane przez tradycyjne pręty węglikowe wypacza krawędzie przedmiotu obrabianego, co wymaga wielokrotnych kolejnych poprawek oraz zwiększa koszty i cykle przetwarzania.

Pręty z węglika spiekanego z otworami na chłodziwo rozwiązują powyższe problemy u źródła, wykorzystując wbudowane kanały dostarczające chłodziwo „bezpośrednio do problematycznego obszaru”, osiągając trzykrotną poprawę „chłodzenia, odporności na zużycie i precyzji”.

W porównaniu z tradycyjnymi prętami pełnymi, konstrukcja otworu chłodzącego nie jest tylko prostym procesem „wiercenia” — optymalizuje strukturę kanałów w oparciu o potrzeby obróbki, ostatecznie osiągając cztery podstawowe zalety:

Chłodziwo dociera do krawędzi narzędzia bezpośrednio poprzez wbudowane kanały, szybko odprowadzając ponad 70% ciepła tarcia i kontrolując temperaturę krawędzi w zakresie 200–400°C (zakres stabilny dla fazy spoiwa węglikowego). Praktyczne przypadki pokazują:

• Podczas obróbki stopów tytanu pręty węglikowe z otworami na chłodziwo wytrzymują 80–120 detali, podczas gdy tradycyjne pręty wytrzymują tylko 40–60, co oznacza wzrost żywotności o 50%.
• W przypadku wiercenia głębokich otworów tradycyjne pręty wymagają ponownego szlifowania krawędzi co 2 godziny ze względu na wysokie temperatury, podczas gdy pręty z otworami na chłodziwo wydłużają ten okres do 4–5 godzin, skracając przestoje związane z wymianą narzędzi.

Kontrolowane temperatury pozwalają prętom węglikowym wytrzymać wyższe prędkości skrawania (15–25% szybsze niż tradycyjne pręty). Na przykład:

• Przy frezowaniu stali 45# bezpieczna prędkość skrawania tradycyjnych prętów wynosi 80–100 m/min, natomiast dla prętów z otworami chłodzącymi może osiągnąć 100–125 m/min, skracając czas obróbki pojedynczej partii o 20%.
• W masowej produkcji części samochodowych poprawa wydajności bezpośrednio przekłada się na wzrost produktywności. Przy 8-godzinnym dniu pracy pręty z otworami na chłodziwo mogą obrobić o 30–50 dodatkowych detali.

Chłodzenie chłodziwa w czasie rzeczywistym zapobiega przenoszeniu ciepła do przedmiotu obrabianego, dzięki czemu idealnie nadaje się do obróbki cienkościennych i precyzyjnych części. Na przykład:

• Podczas obróbki cienkościennych części ze stali nierdzewnej o grubości 2 mm wypaczenie detali obrabianych tradycyjnymi prętami sięga 0,1 mm, podczas gdy w przypadku prętów z otworami na chłodziwo reguluje je z dokładnością do 0,03 mm, eliminując potrzebę późniejszej korekty.
• W obróbce wnęki formy pręty z otworami na chłodziwo mogą kontrolować błędy dokładności wymiarowej w zakresie ± 0,005 mm, spełniając wymagania dla form precyzyjnych.

W scenariuszach, w których tradycyjne pręty mają problemy — np. w przypadku głębokich otworów (głębokość > 10* średnicy), otworów nieprzelotowych i twardych materiałów (HRC > 40) — konstrukcja otworu na chłodziwo pozwala pokonać ograniczenia:

• Obróbka głębokich otworów (np. otworów przelotowych oleju w blokach silnika): Chłodziwo dociera do dna otworu kanałami, zapobiegając gromadzeniu się wiórów i zarysowaniu ścianek otworu.
• Obróbka twardych stopów (np. stopów na bazie niklu): Kontrolowana temperatura zapobiega odpryskom krawędzi pręta węglikowego z powodu „kruchości termicznej”, co znacznie poprawia stabilność obróbki.

Różne potrzeby w zakresie obróbki odpowiadają różnym projektom kanałów, z zasadniczymi różnicami w liczbie, rozmieszczeniu i penetracji otworów. Poniżej znajdują się trzy najczęściej stosowane typy w przemyśle, wraz z tabelą porównującą kluczowe punkty wyboru:

1. Typ obróbki: Wybierz „Centralny pojedynczy otwór” do głębokich otworów/frezowania centralnego, „Wielostronny otwór” do obróbki wielu krawędzi/twarzy i „Spiralny otwór” do obróbki z dużą prędkością obrotową/gwintu.
2. Średnica pręta: Mniejsze średnice prętów wymagają odpowiednio mniejszych otworów (aby uniknąć zmniejszenia wytrzymałości pręta). Na przykład pręty φ6 mm pasują do otworów φ2 mm, natomiast pręty φ20 mm pasują do otworów φ4–5 mm.
3. Ciśnienie płynu chłodzącego: Wysokie ciśnienie (>5 barów) jest odpowiednie do otworów o małej średnicy (aby zapobiec zatykaniu), a niskie ciśnienie (2–3 bary) jest odpowiednie do otworów o dużej średnicy (aby zapewnić przepływ).

Chociaż pręty z węglika spiekanego z otworami na chłodziwo zapewniają doskonałą wydajność, szczegóły podczas użytkowania bezpośrednio wpływają na ich żywotność i skuteczność. Skoncentruj się na następujących czterech punktach:

• Należy nadać priorytet „wodnym chłodziwom antykorozyjnym” (np. emulsjom, chłodziwom syntetycznym); unikać chłodziw na bazie czystego oleju (wysoka lepkość łatwo zatyka dziury).
• Podczas obróbki materiałów podatnych na korozję (np. stali nierdzewnej, stopów tytanu) chłodziwo musi zawierać środki antykorozyjne (stężenie > 5%), aby zapobiec rdzy i zatykaniu ścianek otworów.

• Przed każdym użyciem: Przedmuchaj otwory sprężonym powietrzem (0,3–0,5 MPa), aby sprawdzić, czy nie pozostały w nich wióry lub zanieczyszczenia.
• Po długotrwałym przechowywaniu: Przepłukać otwory czystą wodą, osuszyć i nałożyć olej antykorozyjny (aby zapobiec utlenianiu ścianek otworów).
• W przypadku zatkania: Delikatnie oczyść otwór cienkim stalowym drutem (nieco mniejszym niż średnica otworu); nie szturchaj na siłę (aby uniknąć uszkodzenia kanałów).

• Unikaj szlifowania w pobliżu obszarów otworów (szczególnie w przypadku projektów z otworami wielostronnymi i otworami spiralnymi), aby zapobiec uszkodzeniu krawędzi otworów.
• Po szlifowaniu: Sprawdź, czy otwory są drożne. Jeśli w otworach otworów znajdują się zadziory, delikatnie je wypoleruj drobnym papierem ściernym (1000# lub większym).

• Pasujące oprawki narzędziowe muszą mieć otwory chłodziwa, które muszą być wyrównane z otworami pręta (odchylenie ≤0,5 mm), aby zapobiec wyciekom chłodziwa.
• Przed pierwszym użyciem: Przed rozpoczęciem obróbki sprawdzić przepływ chłodziwa (upewnić się, że nie ma wycieków ani zatkań).

Fakt: Dobrze zaprojektowana konstrukcja otworów (średnica otworu ≤ 1/3 średnicy pręta, otwory oddalone od obszarów skupionych naprężeń) nie zmniejsza znacząco wytrzymałości. Na przykład pręt φ15 mm z otworem φ4 mm nadal ma wytrzymałość na zginanie ponad 2500 MPa, co spełnia potrzeby większości scenariuszy obróbki. W rzeczywistości kontrolowane temperatury zmniejszają „uszkodzenia naprężenia termicznego” pręta, poprawiając ogólną trwałość.

Fakt: Nawet obróbka z małą prędkością (np. wiercenie głębokich otworów, materiały trudne do obróbki) wymaga tej konstrukcji. Na przykład podczas obróbki stopów na bazie niklu przy niskich prędkościach wysoka twardość materiału nadal powoduje skoncentrowane ciepło tarcia. Tradycyjne pręty zużywają się szybko ze względu na słabe odprowadzanie ciepła, natomiast pręty z otworami na chłodziwo utrzymują stabilność dzięki ciągłemu chłodzeniu.

Fakt: Projekty otworów są w dużym stopniu dostosowane do konkretnego scenariusza – uniwersalne zastosowanie prowadzi do zmniejszonej efektywności. Na przykład użycie pręta z „centralnym pojedynczym otworem” do frezowania czołowego zapobiega pokrywaniu obszarów wielokrawędziowych chłodziwem, co daje jedynie 30% efektu chłodzenia w przypadku pręta z „wieloma otworami”. I odwrotnie, użycie trzpienia z otworami wielostronnymi do wiercenia głębokich otworów zapobiega przedostawaniu się chłodziwa do dna otworu, powodując gromadzenie się wiórów.

W porównaniu z przejściem na wyższej jakości węgliki (co zwiększa koszty o ponad 50%), konstrukcja otworu chłodzącego zwiększa koszty jedynie o 10%–20%, zapewniając jednocześnie o 30%–60% dłuższą żywotność i ponad 20% wyższą wydajność. Jest to opłacalne rozwiązanie modernizacyjne. Szczególnie w przypadku precyzyjnej obróbki, obróbki materiałów trudnych w obróbce i produkcji masowej, pręty te bezpośrednio rozwiązują problemy związane z wysoką temperaturą tradycyjnych narzędzi i zmniejszają ogólne koszty przetwarzania.

Jeśli scenariusze obróbki wiążą się z takimi problemami, jak szybkie zużycie narzędzi, słaba precyzja przedmiotu obrabianego lub trudna obróbka głębokich otworów, i nie masz pewności, jak wybrać pręty z węglika spiekanego z otworami na chłodziwo,skontaktuj się z nami. Możemy dostarczyć niestandardowe projekty otworów i rozwiązania prętów w oparciu o rodzaj obróbki (wiercenie/frezowanie/formowanie), materiał przedmiotu obrabianego i wymagania dotyczące precyzji.