Potpuni vodič za izradu čeonih glodala od tvrdog metala

1. Odabir sirovina

"Karbid" u glodala od tvrdog metala je zapravo cementirani karbid, napravljen od čestica volfram karbida (WC) koje zajedno drži metalno vezivo, obično kobalt (Co).

Volframov karbid: Izuzetno tvrd (9 na Mohsovoj ljestvici, ~2600 HV Vickersova tvrdoća). Pruža otpornost na habanje.

Kobalt: Čvrsta, duktilna vezivna faza koja apsorbira udarce i sprječava lomljivost.

Zašto je sastav bitan:

Više kobalta → čvršći, ali malo mekši alat (dobar za isprekidane rezove).

Manje kobalta → tvrđe, ali lomljivije (dobro za kontinuirano rezanje u krutim postavama).

Veličina zrna WC-a utječe na oštrinu rubova i otpornost na habanje:

Ultrafini (0,2–0,5 μm) za visoku tvrdoću, oštre rubove.

Grublja zrna (>1 μm) za otpornost na udarce.

2. Miješanje i kondicioniranje praha

Volfram karbid u prahu, kobalt u prahu i male količine drugih karbida (tantal, titan, niobij karbidi) mjere se težinom.

Kuglasti mlin ili mlin za mljevenje miješa ih u etanolu ili vodi s voskom/parafinskim vezivom kako bi se dobila homogena kaša.

Namjena: Osigurati jednoliku distribuciju kobalta, spriječiti aglomeraciju i premazati svako WC zrno vezivom za jake veze sinteriranja.

3. Sušenje raspršivanjem

Suspenzija se dovodi u raspršivač za sušenje, koji proizvodi sferne nakupine praha.

Ovi aglomerati teku poput sitnog pijeska — neophodnog za ravnomjerno prešanje.

Sadržaj vlage je strogo kontroliran; presuho → pukotine; premokro → loše prešanje.

4. Pritiskom na zelenu prazninu

Dvije glavne metode:

Jednoosno prešanje matrice → dobro za prirobke s ravnim drškom.

Ekstruzijsko prešanje → omogućuje izradu dugih šipki ili šipki s unutarnjim kanalima za rashladno sredstvo.

Rezultirajući dio naziva se zeleni kompakt — slab i lomljiv, ali s grubim dimenzijama završne šipke.

Smjer prešanja i jednolikost pritiska izravno utječu na raspodjelu gustoće, što kasnije utječe na snagu alata.

5. Prethodno sinteriranje (odvezivanje)

Zeleni tijesto se zagrijava u niskotemperaturnoj peći (~600–800 °C) kako bi se uklonilo voštano/parafinsko vezivo bez izazivanja oksidacije ili deformacije.

To za sobom ostavlja samo metalne prahove, labavo spojene.

6. Sinteriranje (sinteriranje u tekućoj fazi)

Glavni korak zgušnjavanja: zagrijavanje na 1400–1500 °C u vakuumu ili atmosferi vodika.

Kobalt se topi (tekuća faza) i teče između WC zrnaca, spajajući ih kapilarnim djelovanjem.

Dio se skuplja za ~18–22% linearno, postižući teoretsku gustoću od 99%.

rezultat:
Potpuno gusta, iznimno tvrda šipka bez poroznosti, spremna za brušenje.

7. Priprema štapa

Karbidne šipke režu se na željenu duljinu pomoću dijamantne pile ili žičane EDM.

Rubovi mogu biti skošeni kako bi se spriječilo lomljenje tijekom rukovanja.

Za kombinirane alate (glava za rezanje od tvrdog metala čeličnog drška), lemljenje se vrši u ovoj fazi.

8. CNC brušenje geometrije

Brušenje flaute

Izvodi se na 5-osnim CNC strojevima za brušenje alata pomoću dijamantnih brusnih ploča.

Strojevi drže tolerancije unutar nekoliko mikrona.

Parametri uključuju:

Broj žljebova (2, 3, 4 ili više)

Kut zavojnice (niska zavojnica za snagu, visoka zavojnica za bržu evakuaciju strugotine)

Debljina jezgre (utječe na krutost i prostor za čip)

Krajnje brušenje geometrije

Vrh alata je oblikovan — ravan, loptast vrh, polumjer kuta ili poseban oblik.

Sekundarni reljefni kutovi i nagnuti kutovi brušeni su kako bi se optimizirala učinkovitost rezanja.

Za visoko precizne alate, priprema ruba (brusenje) se primjenjuje za kontrolu oštrine u odnosu na otpornost na kršenje.

9. Dodatno: bušenje otvora kroz rashladno sredstvo

Ako je čelno glodalo dizajnirano s unutarnjim kanalima za rashladno sredstvo, oni se stvaraju tijekom ekstruzije šipke ili EDM bušenjem nakon sinteriranja.

EDM (Electrical Discharge Machining) može proizvesti male, precizne rupe bez oštećenja karbida.

10. Premaz (PVD/CVD)

Namjena: Produžiti vijek trajanja alata, smanjiti trenje, otpornost na toplinu.

Uobičajeni premazi:

TiAlN / AlTiN: otpornost na oksidaciju na visokim temperaturama.

DLC (Diamond-Like Carbon): Nisko trenje, izvrsno za obradu obojenih metala.

Nano-kompozitni premazi: Izuzetno fina struktura za izuzetnu otpornost na habanje.

Procesi:

PVD (Physical Vapor Deposition): Niža temperatura (~450–600 °C), čuva oštre rubove.

CVD (Chemical Vapor Deposition): viša temperatura (~900–1050 °C), deblji premaz, može zahtijevati naknadno brušenje.

11. Završna inspekcija

Laserski mikrometri mjere promjer, koncentričnost i odstupanje.

Optički komparator provjerava oblik žljeba.

Ispituje se adhezija premaza i hrapavost površine.

Glodalice visokih performansi dinamički su uravnotežene za vretena velike brzine.

12. Pakiranje

Svaki se alat ultrazvučno čisti kako bi se uklonili ostaci brušenja i premaza.

Pakiran u pojedinačne plastične cijevi kako bi se spriječilo lomljenje tijekom transporta.

Sažeta tablica: