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Characteristics of Tungsten Carbide Cutter

There are two grades of cemented carbide, tungsten carbide and tungsten steel.

One is pure carbide and anti hole types. Pure carbide contains carbides and cobalt only, with best strength and anti-wear characteristics, and its strength and abrasion resistance will be reduced by adding any other substances, it is usually used for cutting cast iron and non-ferrous metal materials. But the pure carbide cannot endure high temperature, its scrap will stick on the cutter blade face easily during high heat, which causes the flank depression by its diffusion. Carbide added tantalum carbide and titanium carbide is with high temperature resistance because these two ingredients are with higher melting point than tungsten carbide, relatively its strength and anti-ear characteristics are lower than pure carbide.

tungsten steel material properties:

ISO
classification
Grade Usage Rockwell Hardness Bending Force Ingredients
HRA (kg/mm2) W Co Ti Ta C
P P01 toughness↓big
big↑wear
91.5↑ 70↑ 30-78 4-8 10-40 0-25 7-3
P10 91↑ 90↑ 50-80 4-9 8-20 0-20 7-10
P20 90↑ 110↑ 60-83 5-10 5-15 0-15 6-9
P30 89↑ 130↑ 70-84 6-12 3-12 0-12 6-8
P40 88↑ 150↑ 65-85 7-15 2-10 0-10 6-8
P50 87↑ 170↑ 60-83 9-20 2-8 0-8 5-7
M M10 toughness↓big
big↑wear
91↑ 100↑ 70-86 4-9 3-11 0-11 6-8
M20 90↑ 110↑ 70-86 5-11 2-10 0-10 5-8
M30 89↑ 130↑ 70-86 6-13 2-9 0-9 5-8
M40 87↑ 160↑ 65-85 8-20 1-7 0-7 5-7
K K01 toughness↓big
big↑wear
91.5↑ 100↑ 83-91 3-6 0-2 0-3 5-7
K10 90.5↑ 120↑ 84-90 4-7 0-1 0-2 5-6
K20 89↑ 140↑ 83-89 5-8 0-1 0-2 5-6
K30 88↑ 150↑ 81-88 6-11 0-1 0-2 5-6
K40 87↑ 160↑ 79-87 7-16 -- -- 5-6

tungsten steel tool suitability:

ISO
classification
Grade Work Material Cutting Type Working Conditions
P P01 cast steel, steel Precise turning, precise boring Apply to cutting high-speed steel and small feed, or require the dimensional accuracy and good surface of the work piece, and work under no vibration state of processing.
P10 cast steel, steel turning, by die cutting, thread cutting High ~ middle speed cutting, Small ~ middle milling area, middle feed or under good processing
P20 cast steel, steel、malleable iron (Long chip) Turning, by the die cutting, milling, planning cutting Middle speed cutting, middle feed power, the most popular one among P series.   Planning feed should be small, with good machining conditions.
P30 cast steel, steel、malleable iron (Long chip) turning, milling, planning Low ~ medium-speed cutting, medium ~ high amount of feed, or the surface hardness of work piece with uneven hardness, changes of feeding, and vibration conditions .
P40 Steel, cast iron with sand hole turning, planning low-speed cutting, large amount of feed, and under the worst processing conditions
P50 low to middle tensile strength steel turning, planning low-speed cutting, large amount of feed, and under the worst processing conditions
cast iron with sand hole turning, planning low-speed cutting, large amount of feed, and under worse processing conditions than P40
M M10 steel, cast steel, cast iron turning medium to high-speed cutting, small to medium amount of feed, or under the better processing conditions, for cutting steel and cast iron materials.
High manganese steel, Eos Tiantie Gang, special cast iron turning Medium to high-speed cutting, small to medium amount of feed, or under the better conditions.
M20 steel, cast steel, cast iron turning, planning Middle speed milling, medium feed, or under bad processing conditions, for cutting steel and cast iron materials.
Eos Tiantie Gang, special cast iron, high manganese steel turning, planning Medium speed milling, middle feed,, or cut under a good processing conditions.
M30 steel, cast steel, cast iron, Oswald Tiantie Gang, special cast iron, heat-resistant steel turning, milling, breaking Medium speed milling, middle to large amount of feed, or thick rough material and material with sand holes, welding materials, under worse processing conditions than M20.
M40 cutting steel, non-ferrous metal turning, breaking High speed cutting, middle to large amount of feed, complex shape of the cutting edge, it’s the M Series most needed toughness cutting processing conditions.
K K01 cast iron precision turning, precision honing, fine milling High speed cutting, small amount of feed, under good cutting conditions without vibration.
K10 chilled cast iron, hard cast iron, hardened steel turning very low speed cutting, small amount of feed, under good cutting conditions without vibration.
High silicon aluminum alloy, ceramics, asbestos, cardboard, graphite,   Cutting under good cutting conditions without vibration.
cast iron above HB200, malleable iron (long cutting) turning, milling, honing cutting, broaching, reaming

Middle speed cutting, small amount of feed, widely used for K series, or under vibration-free machining conditions.

chilled steel turning low-speed cutting, small amount of feed or under cutting conditions of smaller vibration.
silicon-aluminum alloy, hard copper alloy, hard rubber, glass, porcelain, plastics   under cutting conditions of smaller vibration.
K20 Cast iron belowHB220 turning, milling, planning, reaming, drilling Middle speed cutting, medium to large amount of feed, used for general machining or request of the powerful the wayward processing conditions
Non ferrous metal materials   Request under powerful the wayward processing conditions
K30 low tensile strength steel, low hardness cast iron turning, milling, planning low speed cutting, small amount of feed, under better processing conditions.
K40 non-ferrous metal of low hardness materials, wood turning, milling, planning cutting under the conditions worse than K30

Reference Information Source: tool designed Huang Rongwen

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Bewise Inc., being a professional manufacturer of various cutting tools, is endeavoring to make excellent products. We are very experienced in custom-made tools, and good at solving customers’ problems when they meet difficulties and troubles. Through everlasting research and practices, we understand thoroughly about different materials of cutters and cutting tools.

 

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不銹鋼加工

由於不銹鋼所具有耐蝕能力,並在較高溫度(>450℃)下具有較高的強度特性,越來越廣泛地應用於航空、航太、化工、石油、建築和食品等工業部門及日常生活中。所含的合金元素對切削加工性影響很大,有的甚至很難切削。

不銹鋼切削加工特性

  1. 加工硬化嚴重
  2. 切削力大
  3. 切削溫度高
  4. 切屑不易折斷、易粘結
  5. 刀具易磨損
  6. 線膨脹係數大

不銹鋼加工原則:

  1. 選用合理的刀具材料
  2. 改善切削條件
  3. 選擇合理的切削用量
  4. 合理設計刀具結構及刀具幾何參數
  5. 選用適當的切削液和供液方法

各加工方式加工應對:

  鑽孔加工 鉸孔加工 鏜孔加工
工件材質 不銹鋼
刀具幾何參數設計 切削力及切削溫度均集中在鑽尖上,為提高鑽頭切削部位的耐用度,頂角一般選135°~140°,鑽頭的橫刃變寬,造成切削阻力增大,因而必須對鑽頭橫刃進行修磨,修磨後橫刃的斜角為47°~55°,橫刃前角為3°~5°,修磨橫刃時,應將切削刃與圓柱面轉角處修磨成圓角,以增加橫刃強度,後角應以12°~15°為宜,需要在鑽頭兩個後刀面上開交錯分佈的分屑槽。 為增強刀齒強度並防止鉸削時產生切屑堵塞現象,鉸刀齒數一般比較少。鉸刀前角一般為8°~12°,但在某些特定情況,為了實現高速鉸削,也可採用0°~5°前角;後角一般為8°~12°;主偏角的選擇視孔的不同而異,一般情況下通孔為15°~30°,不通孔為45°;鉸孔時為了使切屑向前排出,也可適當增加刃傾角角度,刃傾角角度一般為10°~20°;刃帶寬度為0.1~0.15mm;鉸刀上倒錐應較普通鉸刀大,硬質合金鉸刀一般為0.25~0.5mm/100mm,高速鋼鉸刀為0.1~0.25mm/100mm 為使切削輕快、順利,硬質合金刀具宜採用較大的前角,以提高刀具壽命。一般粗加工時,前角取10°~20°,半精加工時取15°~20°;精加工時取20°~30°。主偏角的選擇依據是,當工藝系統剛性良好時,可取30°~45°;剛性差時,則取60~75°,當工件長度與直徑之比超過10倍時,可取90°。陶瓷刀具均採用負前角進行切削。前角大小一般選應-5°~-12°。這樣有利於加強刀刃,充分發揮陶瓷刀具抗壓強度較高的優越性。後角大小直接影響刀具磨損,對刀刃強度也有影響,一般選用5°~12°。主偏角的改變會影響徑向切削分力與軸向切削分力的變化以及切削寬度和切削厚度的大小。因為工藝系統的振動對陶瓷刀具極為不利,所以主偏角的選擇要有利於減少這種振動,一般選取30°~75°。選用CBN作為刀具材料時,刀具幾何參數為前角0°~10°,後角12°~20°,主偏角45°~90°。前刀面刃磨時粗糙度值要小,刀具刃口應保持鋒利,以減少加工硬化,注意斷屑槽的磨削。
刀具材料選擇 採用硬質合金刀具,可採用金屬陶瓷材料刀具 粗鉸時應採用硬質合金刀具,精鉸時可採用高速鋼刀具,可採用金屬陶瓷材料刀具 刀具材料應儘量選擇強度高、導熱性好的YW或YG類硬質合金。精加工時也可使用YT14及YT15硬質合金刀片。批量加工上述材料零件時,可採用金屬陶瓷材刀具,及採用CBN(立方氮化硼)刀片,
切削用量選擇 切削用量的選擇應從降低切削溫度的基本點出發,一般情況下,切削速度以12~15m/min較為合適。進給量選擇太小將會使刀具在硬化層內切削,加劇磨損;而進給量如果太大,又會使表面粗糙度變差。綜合上述兩個因素,進給量選擇為0.32~0.50mm/r為宜。 進給量為0.08~0.4mm/r,切削速度為10~20m/min,粗鉸餘量一般為0.2~0.3mm,精鉸餘量為0.1~0.2mm。 加工時宜選用低速和較大進給量進行切削。由於陶瓷刀具有優越的耐熱性和耐磨性,切削用量對刀具磨損壽命的影響比硬質合金刀具要小。一般情況下,用陶瓷刀具加工時,進給量對刀具的破損影響最為敏感,盡可能選擇高的切削速度、較大的背吃刀量和比較小的進給量。
切削液選擇 可採用乳化液作為冷卻介質 可採用全損耗系統用油或二硫化鉬作為冷卻介質 在鏜削中選用抗粘結和散熱性好的切削液相當重要,如選用含氯較高的切削液,以及具有良好冷卻、清洗、防銹和潤滑作用的不含礦物油、不含亞酸鹽的水溶液,如H1L-2合成切削液。
資料來源:網路彙整

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不銹鋼標準鋼號對照表

不銹鋼通俗地說,不銹鋼就是不容易生銹的鋼,實際上一部分不銹鋼,既有不鏽性,又有耐酸性(耐蝕性)。不鏽鋼的不鏽性和耐蝕性是由於其表面上富鉻氧化膜(鈍化膜)的形成。由於不銹鋼材具有優異的耐蝕性、成型 性、相容性以及在很寬溫度範圍內的強韌性等系列特點,所以在重工業、輕工業、生活用品行業以及建築裝 飾等行業中獲取得廣泛的應用。上一篇”不鏽鋼介紹”有更詳細介紹,此篇介紹各種不銹鋼標準鋼號對照表。

不銹鋼標準鋼號對照表:

中國
GB1220-92[84]
GB3220-92[84]
日本
JIS
美國
AISI UNS
英國
BS 970 Part4
BS 1449 Part2
德國
DIN 17440
DIN 17224
1Cr17Mn6Ni5N SUS201 201 -- --
1Cr18Mn8Ni5N SUS202 202 -- --
-- -- S20200 284S16 --
2Cr13Mn9Ni4 -- -- -- --
1Cr17Ni7 SUS301 301 -- --
-- -- S30100 301S21 X12CrNi177
1Cr17Ni8 SUS301J1 -- -- X12CrNi177
1Cr18Ni9 SUS302 302 302S25 X12CrNi188
1Cr18Ni9Si3 SUS302B 302B -- --
Y1Cr18Ni9 SUS303 303 303S21 X12CrNiS188
Y1Cr18Ni9Se SUS303Se 303Se 303S41 --
0Cr18Ni9 SUS304 304 304S15 X2CrNi89
00Cr19Ni10 SUS304L 304L 304S12 X2CrNi189
0Cr19Ni9N SUS304N1 304N -- --
00Cr19Ni10NbN SUS304N XM21 -- --
00Cr18Ni10N SUS304LN -- -- X2CrNiN1810
1Cr18Ni12 SUS305 S30500 305S19 X5CrNi1911
[0Cr20Ni10] SUS308 308 -- --
0Cr23Ni13 SUS309S 309S -- --
0Cr25Ni20 SUS310S 310S -- --
0Cr17Ni12Mo2N SUS315N 316N,S31651 -- --
0Cr17Ni12Mo2 SUS316 316 316S16 X5CrNiMo1812
00Cr17Ni14Mo2 SUS316L 316L 316S12 X2CrNiMo1812
0Cr17Ni12Mo2N SUS316N 316N -- --
00Cr17Ni13Mo2N SUS316LN -- -- X2CrNiMoN1812
0Cr18Ni12Mo2Ti -- -- 320S17 X10CrNiMo1810
0Cr18Ni14Mo2Cu2 SUS316J1 -- -- --
00Cr18Ni14Mo2Cu2 SUS316J1L -- -- --
0Cr18Ni12Mo3Ti -- -- -- --
1Cr18Ni12Mo3Ti -- -- -- --
0Cr19Ni13Mo3 SUS317 317 317S16 --
00Cr19Ni13Mo3 SUS317L 317L 317S12 X2CrNiMo1816
0Cr18Ni16Mo5 SUS317J1 -- -- --
0Cr18Ni11Ti SUS321 321 -- X10CrNiTi189
1Cr18Ni9Ti -- -- -- --
0Cr18Ni11Nb SUS347 347 347S17 X10CrNiNb189
0Cr18Ni13Si4 SUSXM15J1 XM15 -- --
0Cr18Ni9Cu3 SUSXM7 XM7 -- --
1Cr18Mn10NiMo3N -- -- -- --
1Cr18Ni12Mo2Ti -- -- 320S17 X10CrNiMoTi1810
00Cr18Ni5Mo3Si2 -- S31500 -- 3RE60(瑞典)
0Cr26Ni5Mo2 SUS329J1 -- -- --
1Cr18Ni11Si4AlTi -- -- -- --
1Cr21Ni5Ti -- -- -- --
0Cr13 SUS410S S41000 -- X7Cr13
1Cr13 SUS410 410 410S21 X10Cr13
2Cr13 SUS420J1 420 420S29 X20Cr13
-- -- S4200 420S27 --
3Cr13 SUS420J2 -- 420S45 --
3Cr13Mo -- -- -- --
3Cr16 SUS429J1 -- -- --
1Cr17Ni2 SUS431 431 431S29 X22CrNi17
7Cr17 SUS440A 440A -- --
11Cr17 SUS440C 440C -- --
8Cr17 SUS440B 44013 -- --
1Cr12 -- -- -- --
4Cr13 SUS420J2 -- -- X4DCr13
9Cr18 SUS440C 440C -- X105CrMo17
9Cr18Mo SUS440C 440C -- --
9Cr18MoV SUS440B 440B -- X90CrMoV18
0Cr17Ni4Cu4Nb SUS630 630 -- --
0Cr17Ni7Al SUS631 631 -- --
-- -- S17700 -- X7CrNiAl177
0Cr15Ni7Mo2Al -- 632 -- --
-- -- S15700 -- --
00Cr12 SUS410 -- -- --
0Cr13Al[00Cr13Al] SUS405 405 -- --
-- -- S40500 405S17 X7CrAl13
1Cr15 SUS429 429 -- --
1Cr17 SUS430 430 -- --
-- -- S43000 430S15 X8Cr17
[Y1Cr17] SUS430F 430F -- --
-- -- S43020 -- X12CrMoS17
00Cr17 SUS430LX -- -- --
1Cr17Mo SUS434 434 -- --
-- -- S43400 434S19 X6CrMo17
00Cr17Mo SUS436L -- -- --
00Cr18Mo2 SUS444 -- -- --
00Cr27Mo SUSXM27 XM27 -- --
-- -- S44625 -- --
00Cr30Mo2 SUS447J1 -- -- --
1Cr12 SUS403 403,S40300 403S17 --
1Cr13Mo SUS410J1 -- -- --

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不銹鋼專用切削刀具-金屬陶瓷銑刀

許多難加工材料應用廣泛,其中難加工材料,如不銹鋼中Cr和Ni含量較高,Cr雖能提高不銹鋼的強度和韌性,但增加了不銹鋼與刀具的粘結傾向;Ni可起到穩定組織的作用,但組織塑性大,容易引起加工硬化,採用鎢鈷類硬質合金刀具進行加工,但加工效果並不十分理想。

碧威不銹鋼專用切削刀具是以最新金屬陶瓷材料製作而成,針對成分內含鎳18%以上的難切削材而開發,擁有更好的抗折強度及濕式切削,加工時有更優越的耐損性和穩定性,在加工不銹鋼切削壽命更是鎢鋼刀具5倍以上且在切削表面具有優異的表現。

金屬陶瓷材質刀具切削特性:

  • 濕式切削加工時,能具有穩定的切削性能(耐熱衝擊性的提昇)
  • 較優越於以往奈米鎢鋼材料種類的耐損性和耐摩耗性

金屬陶瓷材質刀具切削特性:

  • 切削刃有再磨自銳效應
  • 化學性能穩定性
  • 刀片上無浸潤效應
  • 刀具其他部分材料向切削轉移可以忽略不計等也是其優點
  • Co用作金屬粘結物,取代了Ni與Co混合物,無污染
  • 更高的加工安全性
  • 應用領域更廣闊
  • 保持表面光潔度與精度的能力更強
  • 斷續加工能力加強

不同材質刀具之切削測試:

切削方式:不加油、水、切削液(乾式切削)及常溫下切削等條件

切削材料 不銹鋼
材料尺寸 100*100mm
主軸轉速 5000
進給速率 600
切削總長 850mm

2刃平銑刀/HSS Co 8%-HSS刀具切削刀痕金相圖

2刃平銑刀/HSS Co 8%-HSS刀具切削刀痕金相圖

4刃圓鼻銑刀/奈米鎢鋼-鎢鋼刀具切削刀痕金相圖

4刃圓鼻銑刀/奈米鎢鋼-鎢鋼刀具切削刀痕金相圖

4刃平銑刀/極細超微粒鎢鋼-鎢鋼刀具切削刀痕金相圖

4刃平銑刀/極細超微粒鎢鋼-鎢鋼刀具切削刀痕金相圖

4刃圓鼻銑刀/超微粒鎢鋼-鎢鋼刀具切削刀痕金相圖

4刃圓鼻銑刀/超微粒鎢鋼-鎢鋼刀具切削刀痕金相圖

金屬陶瓷材質刀具之切削測試:

切削方式:不加油、水、切削液(乾式切削)及常溫下切削等條件

刀具規格:直徑8mm/R0.5/刃長20mm/全長60mm/螺旋角35度

切削材料 不銹鋼
材料尺寸 100*100mm
主軸轉速 5000
進給速率 600
切削總長 3400mm

金屬陶瓷刀具切削後初期刀痕金相圖

金屬陶瓷刀具切削初期刀痕金相圖

金屬陶瓷刀具切削後期刀痕金相圖

金屬陶瓷刀具切削後期刀痕金相圖

金屬陶瓷刀具介紹測試報告

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不鏽鋼(Inox)不像普通鋼那樣容易腐蝕生鏽。鉻是使不銹鋼獲得耐蝕性 的基本元素,鋼中加入鉻、鎳使其表面會產生防鏽的氧化膜,從而保護鋼材本身受到外界環境中的空氣(尤指氧氣 )、水、某些酸、鹼的氧化腐蝕,為了保持不銹鋼所固有的耐腐蝕性,鋼必須含有 12%以上的鉻,除鉻外,常用的合金元素還有鎳、鉬、鈦、鈮、銅、氮等,以滿足各種用途對不銹鋼組織 和性能的要求。

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