Materiały narzędziowe

Z czego robi się narzędzia skrawające

Wybór materiału narzędziowego to pierwsza i najważniejsza decyzja technologiczna. Każdy materiał ma swoje mocne strony i ograniczenia — nie ma narzędzia uniwersalnego.

Węgliki spiekane (WC-Co)

Fundament nowoczesnej obróbki — ponad 80% narzędzi skrawających to węgliki. Skład: ziarna węglika wolframu (WC) spoiwone kobaltem (Co). Im więcej kobaltu — tym większa udarność, ale mniejsza twardość. Im drobniejsze ziarno (submikronowe, nanoziarniste) — tym większa twardość i odporność na zużycie. Klasyfikacja ISO: P (stal, staliwo — długi wiór), M (stal nierdzewna, stale austenityczne), K (żeliwo — krótki, łamliwy wiór), N (metale nieżelazne — aluminium, miedź, mosiądz), S (superstopy — Inconel, tytan, Waspaloy), H (materiały hartowane >45 HRC). Każda grupa ma podgrupy (P01–P50) — im niższy numer, tym większa twardość i mniejsza udarność (wyk ańczanie), im wyższy — tym większa udarność (obróbka zgrubna).

Cermetale

Węgliko-azotki tytanu (TiCN) z niklem jako spoiwem. Twardsze niż węgliki, mniej odporne na udary. Idealne do wykańczającego toczenia stali — doskonała jakość powierzchni (Ra < 0.8 µm), długa żywotność przy niskich siłach skrawania. Ograniczenie: kruchość — nie nadają się do obróbki przerywanej i ciężkiej.

Ceramika skrawająca

Ceramika tlenkowa (Al₂O₃) — do toczenia żeliwa na sucho, wysokie prędkości (Vc 500–1000 m/min). Ceramika mieszana (Al₂O₃ + TiC) — wyższa udarność, do stali hartowanych. Ceramika azotk owa (Si₃N₄, SiAlON) — odporna na szoki termiczne, do obróbki żeliwa i superstopów (Inconel). Whisker (Al₂O₃ + SiC whiskers) — wzmocniona włóknami SiC, najlepsza do Inconelu. Ceramika pracuje na sucho (chłodziwo powoduje pęknięcia termiczne!) i przy bardzo wysokich prędkościach.

CBN i PCD

CBN (sześcienny azotek boru) — drugi najtwardszy materiał po diamencie. Do toczenia stali hartowanych (>55 HRC) — zastępuje szlifowanie. Żywotność rzędu tysięcy sztuk w produkcji seryjnej. PCD (polikrystaliczny diament) — najtwardszy materiał narzędziowy. Do aluminium (brak narostu, lustrzana powierzchnia), kompozytów (CFRP, GRP), materiałów ściernych. NIE do stali (żelazo reaguje z węglem — diament się rozpuszcza).