Ghidul complet despre cum sunt fabricate frezele din carbură

1. Selectarea materiei prime

„Carbura” în freze din carbură este de fapt o carbură cimentată, făcută din particule de carbură de tungsten (WC) ținute împreună de un liant metalic, de obicei cobalt (Co).

Carbură de wolfram: Extrem de dur (9 pe scara Mohs, duritate Vickers ~2600 HV). Oferă rezistență la uzură.

Cobalt: faza de liant dur, ductil, care absoarbe șocul și previne fragilitatea.

De ce contează compoziția:

Mai mult cobalt → unealtă mai dură, dar puțin mai moale (bun pentru tăieturi întrerupte).

Mai puțin cobalt → mai dur, dar mai fragil (bun pentru tăierea continuă în configurații rigide).

Dimensiunea granulelor WC afectează ascuțirea marginilor și rezistența la uzură:

Ultra-fin (0,2–0,5 μm) pentru duritate mare, margini ascuțite.

Granule mai grosiere (>1 μm) pentru rezistență la impact.

2. Amestecarea și condiționarea pulberilor

Pulberea de carbură de tungsten, pulbere de cobalt și cantități mici de alte carburi (tantal, titan, carburi de niobiu) sunt măsurate în greutate.

O moară cu bile sau o moară cu atritor le amestecă în etanol sau apă cu un liant de ceară/parafină pentru a face o suspensie omogenă.

Scop: Asigurați o distribuție uniformă a cobaltului, preveniți aglomerarea și acoperiți fiecare bob WC cu liant pentru legături puternice de sinterizare.

3. Uscarea prin pulverizare

Suspensia este introdusă într-un uscător cu pulverizare, care produce aglomerate sferice de pulbere.

Aceste aglomerate curg ca nisipul fin - esențiale pentru presarea uniformă.

Conținutul de umiditate este strict controlat; prea uscat → fisuri; prea umed → presare slabă.

4. Apăsând butonul verde

Două metode principale:

Presare uniaxială a matriței → bună pentru semifabricate cu tijă dreaptă.

Presarea prin extrudare → permite crearea de tije lungi sau tije cu canale interne de răcire.

Partea rezultată se numește compact verde - slabă și fragilă, dar cu dimensiunile aspre ale tijei finale.

Direcția de presare și uniformitatea presiunii afectează direct distribuția densității, care influențează ulterior rezistența sculei.

5. Pre-sinterizare (delegare)

Compactul verde este încălzit într-un cuptor cu temperatură joasă (~600–800 °C) pentru a îndepărta liantul de ceară/parafină fără a provoca oxidare sau deformare.

Aceasta lasă în urmă doar pulberi metalice, strânse împreună.

6. Sinterizarea (sinterizarea în fază lichidă)

Etapa principală de densificare: încălzit la 1400–1500 °C în vid sau atmosferă de hidrogen.

Cobaltul se topește (fază lichidă) și curge între boabele WC, trăgându-le împreună prin acțiune capilară.

Piesa se micșorează cu ~18–22% liniar, atingând o densitate teoretică de 99%.

Rezultat:
O tijă complet densă, extrem de tare, fără porozitate, gata pentru măcinare.

7. Pregătirea tijei

Tijele din carbură sunt tăiate la lungime folosind un ferăstrău diamantat sau EDM cu sârmă.

Capetele pot fi teșite pentru a preveni ciobirea în timpul manipulării.

Pentru unelte combinate (cap de tăiere cu tijă din carbură de oțel), lipirea se face în această etapă.

8. Rectificare CNC a geometriei

Slefuire Flaut

Efectuat pe mașini de șlefuit cu scule CNC cu 5 axe folosind roți de șlefuit cu diamant.

Mașinile păstrează toleranțe în câțiva microni.

Parametrii includ:

Număr de flaut (2, 3, 4 sau mai multe)

Unghiul helix (helix scăzut pentru rezistență, helix înalt pentru evacuarea mai rapidă a așchiilor)

Grosimea miezului (afectează rigiditatea și spațiul așchiilor)

Încheierea șlefuirii geometriei

Vârful sculei are o formă - plat, bile, rază de colț sau formă specială.

Unghiurile de relief secundare și unghiurile de greblare sunt șlefuite pentru a optimiza performanța de tăiere.

Pentru sculele de înaltă precizie, pregătirea muchiei (slefuire) este aplicată pentru a controla ascuțirea față de rezistența la ciobire.

9. Opțional: găuri de lichid de răcire

Dacă freza este proiectată cu canale interne de răcire, acestea sunt create în timpul extrudarii tijei sau prin găurire EDM după sinterizare.

EDM (Electrical Discharge Machining) poate produce găuri mici și precise fără a deteriora carbura.

10. Acoperire (PVD/CVD)

Scop: Prelungirea duratei de viață a sculei, reducerea frecării, rezistența la căldură.

Acoperiri comune:

TiAlN / AlTiN: rezistență la oxidare la temperaturi ridicate.

DLC (Diamond-Like Carbon): Frecare scăzută, excelent pentru prelucrarea neferoasă.

Acoperiri nano-compozite: Structură extrem de fină pentru rezistență extremă la uzură.

Procese:

PVD (depunere fizică în vapori): temperatură mai scăzută (~450–600 °C), păstrează marginile ascuțite.

CVD (depunere chimică în vapori): temperatură mai mare (~900–1050 °C), acoperire mai groasă, poate necesita măcinare ulterioară.

11. Inspecție finală

Micrometrele cu laser măsoară diametrul, concentricitatea și curățarea.

Comparatoarele optice verifică forma fluetului.

Aderența acoperirii și rugozitatea suprafeței sunt testate.

Morile de înaltă performanță sunt echilibrate dinamic pentru axele de mare viteză.

12. Ambalare

Fiecare unealtă este curățată cu ultrasunete pentru a îndepărta reziduurile de șlefuire și acoperire.

Ambalat în tuburi individuale de plastic pentru a preveni ciobirea în timpul transportului.

Tabel rezumat: