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4 耐附著刃(BUE)形成的效果甚佳。
被覆後的碳化物刀片,因 被覆材料潤滑性的影響,一方面降低工件與刀片問的摩擦力,使刀刃磨損及.矚力消耗大幅度地減小。另方面也因切屑容易自刀面滑開而減少熱量的產生。同時被覆 材料的化學安定性及高溫穩定性,往往將附著刃(BUE)形成的機會降至最低。因而使切削的工件表面光度大為增高。
由於高度的耐磨性及抗凹陷磨耗的 性質,被覆碳化物刀片的切削速度及進給比一般碳化物高1.6 ~1.8倍。若使用相同的切削速度及進給,則其使用壽命比一般碳化物高2倍以上。圖2 - 3 示被覆刀具之使用壽命。
在切創作業中,被覆刀具不僅能使工作者以較少數的刀具等級做更多的切削加工,而且簡化刀具等級的選別,減少使用技術上的 錯誤,更能使庫存量降低以達到經濟成本的目標。

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刀具壽命(刀腹磨耗最小至clip_image004

圖2-3 被覆刀具之使用壽命

(四) 被覆刀具使用時注意事項
1. 主要用於切削鐵基合金,如鋼、鑄鐵等。
2. 不用於切削高溫合金(鎳基或鈷基合金)、鈇合金、非鐵金屬、非金屬如石墨、玻璃纖維、塑膠等。
3. 以車削及搪孔為主。銑削方面較少使用。
4. 切削速度一定要超過80m/min 以上。
5. 不適合精切創,因基材經過細磨,若切削深度太小,容易引起激烈的摩擦式磨耗。
6. 由實驗證明,刀片上因為高溫所形成的一層氧化膜變為自然的潤滑劑,能抵抗化學變化和減低切削阻力,刀具壽命反而增長。故被覆刀具以不使用切削劑較佳。

7. 陶瓷刀具
  陶瓷是一種非常古老的材料之一。其用於刀具材料時如為被覆刀具則其被覆層材料為氧化鋁,若製成整片刀具俗稱陶瓷刀片。目前較常用的 陶瓷刀具是由高純度(99.9 %) Al2O3,以極小的顆粒(2 ~10clip_image006)添加少量其他金屬氧化物如MgO 、Tio 、Nio 、或結合劑,在常溫下將混合好的粉末高壓(1 ×clip_image008psi )成型,然後在2910 ~ 3090clip_image010中燒結而成。
(一) 陶瓷刀具之切削特性
陶瓷刀具硬度 為clip_image012 93~94 ,橫向破壞強度為(10~11)×clip_image014psi 約為碳化物的一半,高溫硬度甚高,在約2000clip_image010[1]時硬度仍不減低,故切削速度比碳化物高2~3 倍。由於粒度、純度、製造方法等因素,陶瓷刀片僅適用於切削鑄鐵。
陶瓷刀具切削鑄鐵時,由於會在切屑表面形成一層低剪強度石墨,不會像碳化鎢刀具 產生凹陷。而切削硬鋼時,因為切屑與刀具之問的熔著面積很小,所以刀面產生的凹陷亦會比碳化鎢較少。由於陶瓷刀具的脆性使其在產生積屑刃口(BUE)的條 件切削軟鋼時,或不連續切削時,都很容易產生剝離現象。陶瓷刀具切削鋁或鈦合金時,可能由於這些材料於氧或已氧化表面具有非常高的親和力,所以切屑與刀具 問會強烈地結合在一起,因而加速刀具的磨耗率。
陶瓷刀具的改良是靠著不同添加物及製程的創新,慢慢地更能符合切削加工需求。例如傳統以常溫壓製燒 結而成的陶瓷,如在燒結完成後,再加以熱均壓(HIP)燒結處理,一方面可消除因燒結收縮過程中所留下之砂孔,另一方面可使陶瓷本身因再一次的受熱壓而使 組織而緻密,韌性及強度更好。
(二) 陶瓷刀具分類
陶瓷刀具概分為三大類:高純度陶瓷、複合陶瓷、氮化矽陶瓷。

1. 高純度陶瓷
這是最早期的陶瓷,軔性的改善以結晶粒的微粒化和高密度化為重點。有時為了防止燒結時結晶粒的過度成長,可添加適當的MgO 或ZrO2,但最有效的方法還是用HIP的再處理方式,橫向破壞強度可顯著的提升許多。高純度陶瓷有冷壓和熱壓成型。冷壓的陶瓷為白色,熱壓的陶瓷為黑 色。
冷壓高純度陶瓷已使用二十幾年,較便宜、強度較差,橫向破壞強度(TRS ) 30 ~40 kg / clip_image016 ,應用於車削、鉋削、搪孔、銑削、及製造螺絲。加工材料包括軟鑄鐵、熱軋與冷拉碳鋼、黃銅、青銅、鋁。切削速度可達300m / min 。
熱壓 高純度陶瓷係將燒結後的氧化鋁施以熱壓,使結晶顆粒微細化(直徑<<2μm ) ,提高抗拉強度,TRS 為50 ~ 60 kg / mm ’。切削速度可達600m/min 。
2. 複合陶瓷
這是目前陶瓷刀具的主流,在Al2O3。中加入15 ~ 30%的碳化物或ZrO2以改善強度及韌性,TRS 70~80 kg /clip_image016[1]。添加物包括:TiC 、WC 、Cr 2 O3、MO2 C…等,其中以TiC 為最多。同樣也可以HIP處理。用於高速(切削速度可達800m/min)重切削、銑削等。加工材料包括硬化鋼、冷硬鑄鐵、超合金、其他類似的硬金屬。

3. 氮化矽陶瓷
它以Si3N4的粉末為主,添加適量Al2O3。以常壓燒結法或熱壓法製成。主要特徵為比傳統陶瓷的韌性更好,TRS90 ~100 kg /clip_image016[2],熱脹係數更低,耐熱衝擊性很優秀。用於高速(切削速度可達600 m / min)重切削、銑削鑄鐵、切削非鐵金屬。

(三) 陶瓷刀具使用注意事項
1.穩定性要好穩定性包括工件的夾持和機器的剛 性。最好使用陶瓷刀片專用刀柄,並且使刀柄的懸空減至最短的情況。

2. 選擇強度最好的刀片形狀和可能最大的刀鼻半徑圓形和方形是強度比較好的刀片形狀,儘可能優先考慮選用。刀鼻半徑越大,刀具的強度越好。
3. 選擇可能之最大側刃角度在允許的範圍內,較大的側刃角可讓切削應力分散在較長的刀刃上,而減輕單位長度的切削壓力。

4. 選用正確的刀刃形狀陶瓷刀具的硬脆性使刀刃形狀的要求受到十分嚴格的限制。表2 -8 示某公司陶瓷刀具用在各種切削加工上,應該考慮和具備的刀刃形狀之建議值。
5. 使用正確的切削數據表2 - 9 示切削耐熱合金之切削數據建議值。表2 - 10 示切削一般鋼料及鑄鐵之切削數據建議值。

6. 不適用於斷續切削。

表2 -8 某公司陶瓷刀片刀刃形狀之建議值

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表2 -9 切削耐熱合金之切削數據建議值

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8. 陶瓷合金
陶瓷合金 (Cermets)一字來自Ceramic + Metals,初期僅用陶瓷與另外一種金屬高壓合成後,使耐高溫及耐磨之氧化鋁有金屬之延展性,並且在高溫下有高強度而其脆性不比陶瓷大。
最初發 展成功的陶瓷合金是將氧化鋁與15 ~30%之碳化欽混合熱壓成型。後來在氧化鋁中加鉬、碳化鉬、碳化鎢等。近來則加結晶氮化硼。

 

歡迎來到Bewise Inc.的世界,首先恭喜您來到這接受新的資訊讓產業更有競爭力, 我們是提供專業刀具製造商,應對客戶高品質的刀具需求,我們可以協助客戶滿足您對產業的不同要求,我們有能力達到非常卓越的客戶需求品質,這是現有相關技 術無法比擬的,我們成功的滿足了各行各業的要求,包括:精密HSS DIN切削刀具協助客戶設計刀具流程DIN or JIS 鎢鋼切削刀具設計NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 航太切削刀具,NAS航太刀具設計超高硬度的切削刀具醫療配件刀具設計複合式再研磨機PCD地板專用企口鑽石組合刀 具粉末造粒成型機主機版專用頂級電桿PCD V-Cut捨棄式圓鋸片組粉末成型機主機版專用頂級電汽車業刀具設計電子產業鑽石刀具木工產業鑽石刀具銑刀與切斷複合再研磨機銑刀與鑽頭複合再研磨機銑刀與螺絲攻複合再研磨機等等。我們的產品涵蓋了從民生 刀具到工業級的刀具設計;從微細刀具到大型刀具;從小型生產到大型量產;全自動整合;我們的技術可提供您連續生產的效能,我們整體的服務及卓越的技術,恭 迎您親自體驗!!

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弊社は各領域に供給できる内容は:

(1)精密HSSエンドミルのR&D

(2)Carbide Cutting tools設計

(3)鎢鋼エンドミル設計

(4)航空エンドミル設計

(5)超高硬度エンドミル

(6)ダイヤモンドエンドミ ル

(7)医療用品エン ドミル設計

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弊社の製品の供給調達機能は:

(1)生活産業~ハイテク工業までのエンドミル設計

(2)ミクロエ ンドミル~大型エンドミル供給

(3)小Lot生産~大量発注対応供給

(4)オートメーション整備調達

(5)スポット対応~流れ生産対応

弊社の 全般供給体制及び技術自慢の総合専門製造メーカーに貴方のご体験を御待ちしております。

Bewise Inc. talaşlı imalat sanayinde en fazla kullanılan ve üç eksende (x,y,z) talaş kaldırabilen freze takımlarından olan Parmak Freze imalatçısıdır. Çok geniş ürün yelpazesine sahip olan firmanın başlıca ürünlerini Karbür Parmak Frezeler, Kalıpçı Frezeleri, Kaba Talaş Frezeleri, Konik Alın Frezeler, Köşe Radyüs Frezeler, İki Ağızlı Kısa ve Uzun Küresel Frezeler, İç Bükey Frezeler vb. şeklinde sıralayabiliriz.

BW специализируется в научных исследованиях и разработках, и снабжаем самым высокотехнологичным карбидовым материалом для поставки режущих / фрезеровочных инструментов для почвы, воздушного пространства и электронной индустрии. В нашу основную продукцию входит твердый карбид / быстрорежущая сталь, а также двигатели, микроэлектрические дрели, IC картонорезальные машины, фрезы для гравирования, режущие пилы, фрезеры-расширители, фрезеры-расширители с резцом, дрели, резаки форм для шлицевого вала / звездочки роликовой цепи, и специальные нано инструменты. Пожалуйста, посетите сайт  www.tool-tool.com  для получения большей информации.

BW is specialized in R&D and sourcing the most advanced carbide material with high-tech coating to supply cutting / milling tool for mould & die, aero space and electronic industry. Our main products include solid carbide / HSS end mills, micro electronic drill, IC card cutter, engraving cutter, shell end mills, cutting saw, reamer, thread reamer, leading drill, involute gear cutter for spur wheel, rack and worm milling cutter, thread milling cutter, form cutters for spline shaft/roller chain sprocket, and special tool, with nano grade. Please visit our web  www.tool-tool.com  for more info.

 

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註:1 所謂不適宜加工條件,若由工件的表面情況而言,係指工件有鑄造及鍛 造表皮,硬度及切削度變化,切削呈斷續的情形;若從剛性的觀點而言,即工作機械、切削刀具及工件等的撓曲或振動較多的情況。

2高錳鋼指高 錳鋼鑄鋼材(SCMnH)及其它。

3特殊鑄鐵為合金鑄鐵、蒙漢耐德鑄鐵、球狀石墨鑄鐵。

4耐熱合金為耐熱鋼(SHE), 耐熱鋼鑄品(SCH )。

5易切削鋼指硫易切AlJ鋼(SUM),鉛易切削鋼。

6非鐵金屬指銅及銅合金、鋁及鋁合金等。

不良容易使刀片發生裂縫。因為碳化物刀片的熱脹係數大約是鋼刀柄的一半,由於焊接位置的楊氏係數和熱脹係數的突然改變而產生的應力使刀片 經常損壞。
2. 丟棄刀片
將刀片放置在刀柄端,然後用螺釘或壓板或偏心銷將刀片夾緊的方法稱為夾置刀具,被夾置的刀片稱為丟棄刀片或嵌置 刀片。丟棄刀片的形狀有正三角形、正方形、正五角形、正六角形、正八角形、長方形、菱形、圓形等。刀片之每一菱角即為一個刃口,如三角形即有三個刃口,四 角形即有四個刃口。刀具切削工件時,當其中一個刃口已磨耗變鈍,可以調換次一刃口切削工件,直到所有刃口均已磨耗,刀片不再研磨即行丟棄。
丟棄刀 片沒有銅焊應力,不會造成刀片裂縫現象,使用者不需輸磨刀具,而且可以減少更換刀具之時間。在刀片的下面常置放碳化物墊片以增加支撐及避免刀柄受到破壞。
6. 被覆刀具/塗層刀具
被覆(coated)或稱塗層刀具係針對一般切削鋼料等級的碳化物刀具,常有99%的刀片僅表面產生凹陷磨耗而使刀刃崩裂喪 失切削功能,實在浪費。工程界為解決此問題,選取韌性較佳的碳化物為基材,利用汽相蒸鍍法(vapor-phase deposition)在碳化物表面被覆一層很薄的耐膺性及潤滑性均佳,而熱傳導性較差的材料,以阻抗刀面的凹陷磨耗,提高刀具的使用壽命。
(一) 被覆刀具的製造法
被覆刀片通常用化學蒸鍍法(CVD)製成,亦有用物理蒸鍍法(PVD)製成。

表2 - 6示CVD法與PVD法之特徵。

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作用,使生成TiC 或TiN 或Al2O3,被覆層。其反應式分別為

( 1 ) TiCl4 + 4H2 + ( H2)→ TiC + 4 HCI + ( H2 )
( 2 ) TiCl4+clip_image004N2+ 2H2 :→ TiN +4HCI
( 3 ) 2AlCI3+3H2O + ( H2)→ AI2O3+ 6HCI + ( H2)

反應是在常壓或低壓下進行,可行大量之被覆處理。 最近為能適用於多層被覆,故需有能任意更換反應氣體的裝置。
CVD法蒸鍍碳化物刀片時應具有高純度的材料及刀具表面必須乾淨而無氧化物或灰塵,並 確信在整個溫度控制過程中材料不被污染。因為污染會使被覆層產生砂孔,造成結合鍵強度不夠,使被覆刀具之密度、硬度、耐磨性等不足。
PVD法之處 理溫度較低,是利用高度真空下的放電以達到蒸發的目的。其可分成許多種不同的方法,但以離子鍍層抉或噴濺法將刀具鍍上TiC或TiN最常見。高速鋼刀具被 覆TiN大都應用離子鍍層法。其被覆溫度約470℃,不超過基材之正常回火溫度,才不會使刀具變形或影響其硬度。

PVD與CVD比較,前 者被覆裝置較複雜,更由於低溫被覆對提高刀具切削之性能較弱,增加耐磨性較小,附著強度亦較低。但可補足CVD被覆刀片較不適用的切削情況,如刀片前端不 經細磨的精切削用刀片或切削鋁專用的刀片。表2 -6 示PVD與CVD之特徵。除了被覆材質的化學結構對切削效果有直接影響外,被覆材質的厚度也是一項重要的因素。試驗證明凹陷耐磨性和被覆厚度增加的幅度成 正比,就算是凹陷深度超過被覆厚度,凹陷邊綠的被覆材質還是有效地保護刀具而減緩凹陷的擴大。
刀腹耐磨性也隨著被覆厚度的增加而加強,而此種耐磨 性增強的幅度,在被覆厚度超過6~8clip_image006m 時已漸次的緩慢,再加厚的被覆材質並不能使刀腹耐磨性更強。因為破覆層愈厚則結晶粒愈粗大,耐磨性的提升量受到限制,且過厚的被覆層會造成刀片整體軔性的 下陷,容易發生破裂。被覆刀具之脆性比未被覆刀具較大,是由於被覆材料與基材之熱膨係數差異大所致。
當不潔的刀片附上被覆層時,被覆層與基材隔 離,刀具使用時將使刀片整片剝落。被覆層太厚也會導致剝落,因為被覆層與基材熱膨脹係數之差異大。
(二) 被覆層材料及刀具基材(母材)
最 早期第一代被覆材料是用TiC,其厚度大約6clip_image006[1]m,刀具基材是標準碳化物P10、P20、K10等一般常用的材質。
唯TIC 會吸收刀片表面層的碳,使TiC 層和基材之間多了一層脫碳層稱為clip_image009相,clip_image009[1]相很硬很脆,對TiC 被覆層的穩定性有很大的威脅,而後被覆基材使用特殊合金時,將clip_image009[2]相減至最少,成為第二代被覆刀具。
最近被覆層的材料已由TiC 改為TiN 、HfC 、HfN 、Al2O3:等。TiC 的被覆層對耐刀腹磨耗比被覆TIN 者較好,而TIN 的耐凹陷磨耗能力比TiC 者較好。最近的被覆是三層材料互相重疊密接而成,如TiC 十TiN 十Al2O3,兼備各項耐磨耗性,特別適合高速切削,此為第三代被覆材料。第四代被覆材料是將基材作成表面非常薄的鈷加強層,如基材之鈷含量6 % ,而鈷加強層的鈷含量可能達20%。此加強層可改進被覆層和基材的酊合性,萬一在斷續切削或較惡劣情況之下,被覆層因為較硬脆而出現碎裂,這種裂縫將會被 鈷加強層擋住而不會繼續深入基材。
被覆的層數可分成單層、雙層、及三層等各種被覆刀片,如表2 - 7 示。

表2 -7 被覆刀具層數

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被覆刀具基材必須具備下列特性:

1. 高溫時耐熱變形佳。
2. 高熱傳導度。
3. 高壓縮強度。
4. 耐衝擊破壞之抗折力佳。
5. 耐刀腹磨耗特性佳。
現 在廣泛使用的被覆材料有TiC、TiN、Al2O3。TiC比重為4.7比碳化鎢17.9為輕,硬度非常高,耐磨耗性強,具有較大的氧化阻抗。Al2O3 的化學安定性最佳,對擴散阻抗最有效,抗氧化性優良,熱傳導係數低,摩擦係數亦小,但與基材之結合卻比TiN 或Tic較困難。結合強度會影響被覆的效果,其中以TiC 之結合強度最佳。TiN 的化學安定性比TiC為高,具有最低的摩擦係數,它與鐵的擴散反應較緩慢,這是由於被覆材料被分解進入已經沃斯田鐵化之切屑表面時,氮會提供比碳低的切屑 表面硬化行為。故TiN 耐凹陷磨耗較佳。多層被覆刀具通常最接近基材的一層是TiC ,以穩定擴散阻抗,避免碳由基材或鐵的鈷相中脫離,最外一層為0.005mm 厚的TiN 以減低刀具表面的摩擦,而中間層為TiC -TiN的過渡層。
對 於不同被覆碳化物刀片可依外觀顏色區別:一般碳化鈦被覆為銀灰色,氮化鈦被覆為金黃色,氧化鋁被覆為灰黑色。
(三) 各類被覆碳化物刀具之切削性能
1. 被覆氮化鈦(TIN)刀具
1 耐凹陷磨耗。
2 結晶顆粒較細及較均勻-韌性較佳。
3 被覆層甚為緊密,因而基材對其影響甚少。
4 摩擦係數甚小,因此工件與刀片在切創時溫度升高均有限,較易保持刀片的壽命及工件的精度。
5 潤滑性甚佳。因此較易達成較好的表面光度。
6 耐震動及耐衝擊力甚佳。
2. 被覆碳化欽(TiC)刀具
它與氮化鈦被覆一樣含有 上述各項優點,唯與之比較則稍差些。但耐磨性則比氮化鈦佳。

3. 被覆氧化鋁(Al2O3)刀具
1 高度切削性-比普通碳化物刀片高1倍。
2 耐磨耗性甚佳。
3 抗凹陷磨耗性甚佳。

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BW is specialized in R&D and sourcing the most advanced carbide material with high-tech coating to supply cutting / milling tool for mould & die, aero space and electronic industry. Our main products include solid carbide / HSS end mills, micro electronic drill, IC card cutter, engraving cutter, shell end mills, cutting saw, reamer, thread reamer, leading drill, involute gear cutter for spur wheel, rack and worm milling cutter, thread milling cutter, form cutters for spline shaft/roller chain sprocket, and special tool, with nano grade. Please visit our web  www.tool-tool.com  for more info.

 

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3. M 類燒結碳化物
M類主要成分為於 P類中添加TaC ,形成三元複碳化物WC -TIC -TaC -CO 系合金,不但具有耐凹陷磨耗性,並具有相當的韌性,衝擊阻抗比較大,增強刀具變形阻力。因TaC形成純固熔體,阻止碳化物晶粒的成長,增大橫向破壞強度。 M類適於切削鋼、鑄鐵、高錳鋼、合金鋼等。
M類刀柄塗黃色,分為M10、M20、M30、M40。愈小號耐磨性愈佳,愈大號韌性佳。
(二) 碳化物刀具不良情況
碳化物刀具在使用中,經常發生下列四種不良情況,其簡單的解決方法如下:

1. 刀刃崩裂(breakage )
碳化物之軔性較差,如果選用不當,經常會發生崩裂的現象。其主要原因為機器穩定性不良、機器軸轉數過低、及刀片選用不當等。如機器經調整修 理後仍不能克服問題,則更換韌性較大(含鈷量較多)的刀具或ISO編號較大之刀片。
2. 刀面凹陷(cratering)磨耗
當高速的連 續切屑滑過刀面時,因摩擦作用產生一個高溫地帶,而使刀面溫度經常超過鋼的同素變態溫度,由於沃斯田鐵(clip_image004鐵)對於碳具有很大的親和力,因此碳很有可能由刀面之WC晶體中移到工 件或切屑上,導致刀面缺碳而產生凹陷磨耗,此種反應即為化學擴散作用。凹陷繼續擴大的結果,會在刀面最高溫度之處產生最大的深度。此時刀具應更換含較多碳 化欽之刀具或ISO編號較小之刀片。

3. 刀腹磨損(wear out)
刀具切削工件後,逐漸磨損是正常現象,唯磨損越慢越好, 解決之道是選用較硬級別之刀具材料(含碳化鎢量較多)或ISO編號較小刀片。如不能解決問題,再降低轉數,惟需比較快速與慢速切削之

成 本,以選定適當轉數。
4. 刀刃碎屑/剝離(chipping )
刀具若承受斷續的切削力及很高的熱衝擊作用,刃口會有微粒碎屑掉落, 繼之較大的碎片掉落,形成碎屑磨耗的現象。此時刀具應選用軔性較大的刀具或ISO編號較大之刀片。
選用燒結碳化物可依照作業需要選擇,如P10、 K10、M20等,以應付各種切削工作。而刀片材質之正確與否,可由刀片的磨耗狀況得到資料。在正常使用狀況下,刀腹磨耗寬度為0.7 ~ 0.8 mm 。如果超過0.8 mm ,摩擦阻力太大,刀刃容易崩裂。凹陷磨耗深度為0.2 mm ,若大於0.2mm 時則磨耗擴大到刃口,刀刃亦容易崩裂。如果這兩項磨耗是平衡的比例出現則屬正常磨耗。如果只是刀腹磨耗則可能是刀片材質太軟,如果是刀面凹陷磨耗可能是K 類車削鋼料的必然結果。如果還沒有正常的磨耗,刀片很容易就崩裂,則必定是材質太硬太脆之故。所以,如何選擇一正確刀片材質除參考上述的方法外,有時得靠 經驗判斷。表2-5示燒結碳化物的選擇基準。

(三) 碳化物刀具的型式
碳化物刀具有兩種型式:焊接刀具及丟棄刀片。焊接刀具使用 較早,後因工資漸增,切削工件時焊接刀具要取下修磨及裝上校正均認為浪費時間。又因刀具之精度要求越來越高,而有丟棄型刀片出現。唯近年來能源缺乏,既使 歐美各先進國家,亦在丟棄刀片磨損後,再焊接在刀柄上研磨後使用,以節省成本。在加工的總成本上,丟棄刀片低於焊接刀具。
1. 焊接刀具
將 刀片用焊料焊接於刀柄之前端,然後輪磨刀具成為所需要的形狀。焊料多使用銀、銅、銅鎳合金。刀柄選用碳鋼(0.5~ 0.9%含碳量)製成。焊接車刀之優點是單位成本低,可將刀片用到最小,再把它取下,然後將刀片焊接在舊刀柄上繼續使用。但焊接刀具如焊接

表2 -5 燒結碳化物的選擇基準

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表2 -5 燒結碳化物的選擇基準(續)

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.的世界,首先恭喜您來到這 接受新的資訊讓產業更有競爭力,我們是提供專業刀具製造商,應對客戶高品質的刀具需求,我們可以協助客戶滿足您對產業的不同要求,我們有能 力達到非常卓越的客戶需求品質,這是現有相關技術無法比擬的,我們成功的滿足了各行各業的要求,包括:精密HSS DIN切削刀具協助客戶設計刀具流程DIN or JIS 鎢鋼切削刀具設計NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 航太切削刀具,NAS航太刀具設計超高硬度的切削刀具醫療配件刀具設計複合式再研磨機PCD地板專用企口鑽石組合刀 具粉末造粒成型機主機版專用頂級電桿PCD V-Cut捨棄式圓鋸片組粉末成型機主機版專用頂級電汽車業刀具設計電子產業鑽石刀具木工產業鑽石刀具銑刀與切斷複合再研磨機銑刀與鑽頭複合再研磨機銑刀與螺絲攻複合再研磨機等等。我們的產品涵蓋了從民生 刀具到工業級的刀具設計;從微細刀具到大型刀具;從小型生產到大型量產;全自動整合;我們的技術可提供您連續生產的效能,我們整體的服務及卓越的技術,恭 迎您親自體驗!!

BW Bewise Inc. Willy Chen willy@tool-tool.com bw@tool-tool.com www.tool-tool.com skype:willy_chen_bw mobile:0937-618-190 Head &Administration Office No.13,Shiang Shang 2nd St., West Chiu Taichung,Taiwan 40356 http://www.tool-tool.com / FAX:+886 4 2471 4839 N.Branch 5F,No.460,Fu Shin North Rd.,Taipei,Taiwan S.Branch No.24,Sec.1,Chia Pu East Rd.,Taipao City,Chiayi Hsien,Taiwan

Welcome to BW tool world! We are an experienced tool maker specialized in cutting tools. We focus on what you need and endeavor to research the best cutter to satisfy users demand. Our customers involve wide range of industries, like mold & die, aerospace, electronic, machinery, etc. We are professional expert in cutting field. We would like to solve every problem from you. Please feel free to contact us, its our pleasure to serve for you. BW product including: cutting toolaerospace tool .HSS  DIN Cutting toolCarbide end millsCarbide cutting toolNAS Cutting toolNAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 Cutting Tools,Carbide end milldisc milling cutter,Aerospace cutting toolhss drillФрезерыCarbide drillHigh speed steelCompound SharpenerMilling cutterINDUCTORS FOR PCDCVDD(Chemical Vapor Deposition Diamond )’PCBN (Polycrystalline Cubic Boron Nitride) Core drillTapered end millsCVD Diamond Tools Inserts’PCD Edge-Beveling Cutter(Golden FingerPCD V-CutterPCD Wood toolsPCD Cutting toolsPCD Circular Saw BladePVDD End Millsdiamond tool. INDUCTORS FOR PCD . POWDER FORMING MACHINE Single Crystal Diamond Metric end millsMiniature end millsСпециальные режущие инструменты Пустотелое сверло Pilot reamerFraisesFresas con mango PCD (Polycrystalline diamond) ‘FresePOWDER FORMING MACHINEElectronics cutterStep drillMetal cutting sawDouble margin drillGun barrelAngle milling cutterCarbide burrsCarbide tipped cutterChamfering toolIC card engraving cutterSide cutterStaple CutterPCD diamond cutter specialized in grooving floorsV-Cut PCD Circular Diamond Tipped Saw Blade with Indexable Insert PCD Diamond Tool Saw Blade with Indexable InsertNAS toolDIN or JIS toolSpecial toolMetal slitting sawsShell end millsSide and face milling cuttersSide chip clearance sawsLong end millsend mill grinderdrill grindersharpenerStub roughing end millsDovetail milling cuttersCarbide slot drillsCarbide torus cuttersAngel carbide end millsCarbide torus cuttersCarbide ball-nosed slot drillsMould cutterTool manufacturer.

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よ うこそBewise Inc.の 世界へお越し下さいませ、先ず御目出度たいのは新たな

情報を受け取って頂き、もっと各産業に競争力プラス展開。

弊 社は専門なエンドミルの製造メーカーで、客先に色んな分野のニーズ

豊富な パリエーションを満足させ、特にハイテク品質要求にサポート致します。

弊社は各領域に供給できる内容は:

(1)精密HSSエンドミルのR&D

(2)Carbide Cutting tools設計

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(7)医療用品エン ドミル設計

(8)自動車部品&材料加工向けエンドミル設計

弊社の製品の供給調達機能は:

(1)生活産業~ハイテク工業までのエンドミル設計

(2)ミクロエ ンドミル~大型エンドミル供給

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弊社の 全般供給体制及び技術自慢の総合専門製造メーカーに貴方のご体験を御待ちしております。

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錳、矽等以增加硬度及軔性。高碳鋼須經淬火硬化使鋼中之碳成為硬脆之碳 化鐵(clip_image002)。淬火溫度約15000clip_image004,投入油中或水中急冷之。但此時質脆,須再經過回火,使部分之碳化鐵結 晶析出,再行急冷之。
  高碳鋼主要的缺點是硬化深度淺,對回火的軟化抵抗小,切削耐久性低,高溫硬度亦低。其有效的切削溫度僅約400clip_image004[1],如切削溫度超過500clip_image004[2]時即喪失硬度,不能做切削工作,故高碳鋼並無紅硬性。因此高碳鋼僅適於 製造低速切削的刀具,如鑽頭、鉸刀、螺絲攻等。

2. 合金工具鋼
   合金工具鋼是碳鋼內添加鉻、鎢、鉬、釩、錳、矽等元素,以 改良碳鋼的各種缺點。其所含特殊元素主要的作用為增加硬化能,析出特殊碳化物以增加耐磨耗性,增加回火時的軟化抵抗等。切削用合金工具鋼有鉻鋼、鉻-鎢 鋼、鉻-鎢-釩鋼、鎳鋼等。
(1) 鉻鋼
鉻可增加硬化能,對回火軟化具有抵抗性,所以鉻鋼在高溫時也有相當高的硬度。銼刀可以用含 1.3~1.5 % C的高碳工具鋼製造,但是添加少量的鉻時可增加硬度及耐磨耗性,所以高級的銼刀採用高碳低鉻鋼製造。
(2) 鉻-鎢鋼及鉻-鎢-釩鋼
切削用合金鋼大多數採用鉻-鎢鋼。鎢容易生成特殊碳化物,可增加鋼的淬火硬度及高溫硬度,而使磨耗抵抗及切削性增大。因鎢 對硬化能無影響,所以再添加鉻以增加硬化能。因此鉻-鎢鋼兼有兩種元素的改良效果。高碳鉻-鎢鋼用於製造螺絲攻、鑽頭、弓鋸鋸條、其他的切削工具等。
鎢 -鉻-釩鋼含鉻及W量較少,而V 的作用與W相同,故此種鋼的用途與鉻-鎢鋼大致相同。
(3) 鎳鋼
鎳可以增加鋼的強度和韌性。所以鎳鋼 用於製造需要韌性的帶鋸或圓鋸鋸片。
3. 高速鋼
高速鋼(HSS)係含有鎢、鉻、釦、釩、鈷等元素之合金鋼,約在2350clip_image004[3]淬火,於油中或空氣中,可得硬度clip_image00964 ~65 。然後把它在930~1110clip_image004[4]回火,則產生鎢、釩的碳化物,可增加硬度到clip_image009[1]66 ~ 67。高速鋼硬度比碳鋼為高,耐磨性佳,並能耐高溫,切削溫度至1000 ~1100clip_image004[5]時不減低硬度,因此可增高切削速率及使用壽命。高速鋼自本世紀被發明 後,實為機械工業一大改進,爾後鋼鐵業者不斷改進,目前已達接近完美狀態。由於使用目的不同,目前在市面上有兩大系― 鎢系及鉬系,三十餘種不同成份及性能之高速鋼。表2 - 3 示高速鋼的種類。
(3) 鎢高速鋼
最先發明之18 - 4 -1 高速鋼(含18 %鎢、4 %鉻、1 %釩),係鎢系的第一種,後再加入鉬及鈷,則更耐高溫及耐磨之特性。18-4-1高速鋼中加入鈷元素,則其回火軟化後可再增加硬度(謂之二次硬化或回火硬 化),高溫硬度亦大,可做強力重切削。在工件、切削條件均相同的情況下,鈷含量愈多,其壽命愈長。

(2) 鉬高速鋼
以l %鉬代替3 %鎢而獲得大約相同之耐磨效果,此為鉬系高速鋼。其主要優點是價格便宜,切削速度雖不能高過鎢系含鈷高速鋼,但非高速切削之刀具,如鑽頭、螺絲攻、鉸刀等 多採用鉬系高速鋼。雖然目前燒結碳化物已大量的應用於刀具上,但高速鋼具有容易加工及韌性特強之特性,故仍能在市面上被大量的使用。尤其近年來研究粉末冶 金術之成功與進步,使高速鋼的性能有極大的改進:

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表2 - 3 高速鋼的種類

1. 改進磨製困難而不損及刀具耐磨性。
2. 增進韌性而不降低硬度,反可增加clip_image009[2]0.5~1 。
3. 增進均勻性。
4. 用粉末冶金法製造之高速鋼硬度可達clip_image009[3]70,可說將近極致。

4. 非鐵鑄合金/鈷路鎢合金
非 鐵鑄合金又稱鈷鉻鎢合金,其主要成分為鈷、鉻、鎢與少量的銅、矽、錳等及0 . 5 ~ 3%之碳。常見者有二種:A為Cr25 % ,CO 65 % ,W 10 %。B為Cr15 %、Co60%、W25%。
鈷鉻鎢合金最顯著之特性是切削溫度達1500clip_image004[6]時不減低硬度,並能保持刀刃之完整,對空氣及化學之侵蝕有堅強的抵抗 力,故切削速率比高速鋼較高。刀片的形狀不能鍛製,僅能先予鑄成接近需要的尺寸,再輪磨所需之形狀。其表面硬度為clip_image009[4]55 ~65,不必淬火即可使用,若急冷反而不良。因此儘可能減少輪磨,以免減低硬度。

5. 燒結碳化物
燒結碳化物(Cemented carbide / Sinter carbide)亦稱超硬合金是鎢粉末與純碳混合加熱至1470 ~ 1830clip_image004[7],使鎢被碳飽和成為碳化鎢(WC) ,再將碳化鎢粉末與低熔點金屬為結合劑混合於模型內,約以1500 kg /clip_image021加壓成形,再經加熱2550 - 2730clip_image004[8],使碳化鎢粉末分子與結合劑粉末分子相互吸引黏著成為WC -CO 系合金。此種高溫結合並非將金屬熔化,而是將金屬粉末「燒凝」的方法稱為燒結法或粉末冶金術,其形成物稱為燒結金屬。
鐵族材料(Co、Ni、 Fe)為碳化鎢及其他高溫碳化物(如TIC)之結合時相當有效的結合劑。在室溫時WC 溶解於C。的溶解度很低(~1 % ) ,而溶解於Ni 和Fe 的溶解度很高(分別為25 %和5 %)。若碳化物溶解於結合劑的溶解度愈高,燒結後的碳化物會愈脆。因此CO被廣泛地用於碳化鎢之結合劑的主要原因即是WC溶解於CO的溶解度很低。碳化物 之C。含量越少,材質就越硬、越脆;鈷含量多,材質就軟、韌性增大。因此含鈷量較高之碳化物刀具常用於粗切削以快速切除工件材料。
燒結碳化物自 1926 年德國的第一代WIDIA 產品商業化後,幾乎獨佔了刀具世界市場,其主要原因是它具有較高之耐熱性、較高之硬度、較長之使用壽命,唯其韌性較差。
燒結碳化物之級別國際問有 不同之標準,其中ISO標準雖為大家所公認。但各先進國家均有其本國規格,而各製造廠商又有其自創之形式編號。每家刀具廠商均提供詳盡的刀具選擇推薦表, 使用者先按推薦表選擇適用刀具,經使用一段時問後,運用自己的經驗,再選符合本身機器及工件等條件的刀具。
(一) 燒結碳化物的分類
依 ISO分類法,燒結碳化物分為K 、P 、M 三大類,如表2 -4 示。

1. K 類燒結碳化物
K類主要成分為WC ,CO為結合劑,形成單元碳化物WC -Co 系合金。K類屬於二元clip_image024clip_image026相合金,耐磨性及勒性在750clip_image004[9]以下時比P類要好,適合切削鑄鐵、非鐵金屬、硬化鋼、非金屬類材料等。 若切削鋼料時刀刃溫度達1290clip_image004[10],則K類很容易使刀面產生凹陷磨耗現象而造成刀刃崩裂。
K類刀 柄塗紅色,分為K 01 、K 10 、K20 、K30 、K40 ,愈小號數耐磨性愈佳,愈大號數韌性愈佳。
2. P 類燒結碳化物
P 類主要成分為於K類中添加TIC,形成二元複碳化物WC -TIC -Co系合金,屬於clip_image024[1]clip_image026[1]clip_image032相合金。clip_image032[1]相是(W、Ti、Ta、C。)C 的固熔體,對於碳在沃斯田鐵溫度被分解具有很大的阻抗力,可以有效地防止刀面產生凹陷磨耗,適合切削鋼、鑄鋼、可鍛鑄鐵等。P類刀柄塗青色,分為P01、 P10、P20、P30、P40、P50。愈小號數耐磨耗性愈佳,愈大號數韌性愈佳。

表2 - 4 燒結碳化物ISO

 

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工具機能夠不斷地提高切削速度及精密加工,除其本 身結構具有精密及良好剛性的設計外,切削刀具能密切的配合所需的切削條件亦為重要的因素。
切削刀具為發揮切削能力,除改善原有刀具材料的性質,並 且陸續開發新種刀具材料,以應付新的工件材料之切削。

(一) 刀具材料的性質
刀具能對工件做切削作用,係因其材料的硬度高於工件 材料,並於切屑形成之際所產生的熱量不但不會即刻使刀具硬度軟化,而且能承受切削之衝擊力,以達成切削工作。所以,刀具材料應具備下列性質:
1. 常溫硬度/冷硬性
刀具材料在常溫的硬度又稱為冷硬性。刀具能楔入工件材料做切削工作,又於切削當中,在高溫及高壓之下,它與工件材料及切屑發生 之摩擦而不會即刻磨耗變鈍,係因其硬度比工件材料的硬度高。刀具材料的硬度愈高,愈能防止產生擦傷、壓痕及高摩擦,即其耐磨性愈大。所以硬度為刀具耐磨性 判定的基準。最常用的硬度量測是以洛氏(Rockwell)硬度為標準。極硬的材料如燒結碳化物、陶瓷刀具等用clip_image002量測硬度。次硬的材料如高速鋼、非鐵鑄合金用clip_image004。量測硬度。刀具材料之中,鑽石的硬度最大,碳鋼則最小。唯材料的硬度 越大,韌性及耐衝擊性愈差。

2. 勒性
韌性包含強度及延性。刀具於切削工件時,刃口雖承受甚大之衝擊力但不會斷裂,實因其具有相 當大的強度,以抗高壓及抗彎應力。相反的,脆性是刀具損壞的原因之一,尤其是較耐熱(紅硬性大)的材料。一物體承受外力作用時,會在其內部產生內應力,當 外力愈大而生的內應內愈大,若此內應力超過臨界值時便會發生破壞。就切削刀具而言,能承受的壓力大小,完全依其材質的強度而定。刀具材料之韌性常以衝擊強 度為標準。韌性較高的材料如高速鋼用Izod衝擊識裝量測。韌性較低的材料如燒結碳化物或陶瓷刀具用橫向破壞強度(TRS)測試法。若衝擊值或橫向破壞強 度係數愈高的材料,能承受的壓力愈大,表示刀具材料的韌性愈好,愈能承受衝擊力。

3. 高溫硬度/紅硬性
刀具材料在高溫切削時所 保持之溫度稱為高溫硬度或紅硬性。一般而言,高速鋼在1000clip_image006時硬度為clip_image004[1]52 ,燒結碳化物在1000clip_image006[1]時硬度為clip_image004[2]75 ,陶瓷刀具在1200clip_image006[2]時硬度為clip_image004[3]70 等皆具有紅硬性。圖2 - 1示各種刀具材料的紅硬性變化。
通 常刀具材料之冷硬性愈高,紅硬性亦愈高,則愈能做高速切削工作。但切削速度亦有一定的界限,若超過此界限,刀具材料將會急速的升高溫度而降低

4. 抗熱變形
特別發生在低速、大切深、及高進給量切削工件時產生高壓及高熱,使刀具材料降伏強度下降,刀具之讓角增加磨耗,也可能產生內應力而造成 熱裂隙之現象。在高速鋼刀具盛行時這些問題即已發生,後來加入鉬、鈦、釩等元素可以減小刀具材料之受熱變形。

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5. 抗擴散性
所謂擴散是刀具和切屑在某 高溫階段互相滲入,因此易產生混合也就更易擴散物而鬆動,切削速度愈低,兩者積聚的時間愈長,也就更易擴散。這種現象對碳化鎢 ── 碳化欽系的刀具特別嚴重。

6. 抗氧化性
刀具氧化會生鱗皮,切削工件時切屑滑動將損及刀具。鋼質及陶瓷刀具在發生氧化前即已軟化 因此無所謂氧化。在產生連續切屑時,由於切屑與刀面緊密接觸,空氣不易進入,故很難發生氧化。若是產生不連續切屑則刀具易於氧化。
如何選擇正確的 刀具材料,其本身所具有的硬度和軔性是兩個垠重要的考慮因素。因為刀具的硬度決定切削速度,韌性關係著進給率

。不論是加工成本的降低或效 率的提升,切削速度、進削加工都有牽一髮動全身的重要性。
由圖2 - 2 所示,各種刀具材料的性質都有相當程度的重疊性,這說明各種刀具材料的最佳適用範圍,並沒有絕對的對與錯。如何根據加工要求,找到最恰當的刀具材料再配合 最理想的切削數據,充分發輝最高的切削效率,是每一位技術者努力的原則。

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圖2 - 2 刀具材料的性質(1985年)

(二) 刀具材料的種類與性能
刀具材料的演變是由碳鋼→ 合金工具鋼→ 高速鋼→ 鈷鉻鎢合金鋼→ 碳化物→ 被覆碳化物等為一連串漸近式的變化。這些刀具材料商業化的參考年限如表2 - 1示。目前用在切削加工的刀具材料以高速鋼、被覆高速鋼、碳化物、被覆碳化物、陶瓷/瓷金、鑽石/氮化硼等六大類為主幹,如表2 - 2示。

表2 - l 切削用刀具材料商業化參考年限

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表2 - 2 各種切削用刀具材料

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1. 碳鋼
製造刀具用碳鋼之含碳量為 1.00 ~ 1 . 25 %。唯有滲入少量之鎢、鉻、

 

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BW Bewise Inc. Willy Chen willy@tool-tool.com bw@tool-tool.com www.tool-tool.com skype:willy_chen_bw mobile:0937-618-190 Head &Administration Office No.13,Shiang Shang 2nd St., West Chiu Taichung,Taiwan 40356 http://www.tool-tool.com / FAX:+886 4 2471 4839 N.Branch 5F,No.460,Fu Shin North Rd.,Taipei,Taiwan S.Branch No.24,Sec.1,Chia Pu East Rd.,Taipao City,Chiayi Hsien,Taiwan

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豊富な パリエーションを満足させ、特にハイテク品質要求にサポート致します。

弊社は各領域に供給できる内容は:

(1)精密HSSエンドミルのR&D

(2)Carbide Cutting tools設計

(3)鎢鋼エンドミル設計

(4)航空エンドミル設計

(5)超高硬度エンドミル

(6)ダイヤモンドエンドミ ル

(7)医療用品エン ドミル設計

(8)自動車部品&材料加工向けエンドミル設計

弊社の製品の供給調達機能は:

(1)生活産業~ハイテク工業までのエンドミル設計

(2)ミクロエ ンドミル~大型エンドミル供給

(3)小Lot生産~大量発注対応供給

(4)オートメーション整備調達

(5)スポット対応~流れ生産対応

弊社の 全般供給体制及び技術自慢の総合専門製造メーカーに貴方のご体験を御待ちしております。

Bewise Inc. talaşlı imalat sanayinde en fazla kullanılan ve üç eksende (x,y,z) talaş kaldırabilen freze takımlarından olan Parmak Freze imalatçısıdır. Çok geniş ürün yelpazesine sahip olan firmanın başlıca ürünlerini Karbür Parmak Frezeler, Kalıpçı Frezeleri, Kaba Talaş Frezeleri, Konik Alın Frezeler, Köşe Radyüs Frezeler, İki Ağızlı Kısa ve Uzun Küresel Frezeler, İç Bükey Frezeler vb. şeklinde sıralayabiliriz.

BW специализируется в научных исследованиях и разработках, и снабжаем самым высокотехнологичным карбидовым материалом для поставки режущих / фрезеровочных инструментов для почвы, воздушного пространства и электронной индустрии. В нашу основную продукцию входит твердый карбид / быстрорежущая сталь, а также двигатели, микроэлектрические дрели, IC картонорезальные машины, фрезы для гравирования, режущие пилы, фрезеры-расширители, фрезеры-расширители с резцом, дрели, резаки форм для шлицевого вала / звездочки роликовой цепи, и специальные нано инструменты. Пожалуйста, посетите сайт  www.tool-tool.com  для получения большей информации.

BW is specialized in R&D and sourcing the most advanced carbide material with high-tech coating to supply cutting / milling tool for mould & die, aero space and electronic industry. Our main products include solid carbide / HSS end mills, micro electronic drill, IC card cutter, engraving cutter, shell end mills, cutting saw, reamer, thread reamer, leading drill, involute gear cutter for spur wheel, rack and worm milling cutter, thread milling cutter, form cutters for spline shaft/roller chain sprocket, and special tool, with nano grade. Please visit our web  www.tool-tool.com  for more info.

 

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1、碳(C):中含碳量增加,屈服点和抗拉强度升高,但塑性和冲击性降低,当碳量0.23%超过时,钢 的焊接性能变坏,因此用于焊接的低合金结构钢,含碳量一般不超过0.20%。碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力,在露天料场的高碳钢就易锈蚀;此外,碳能 增加钢的冷脆性和时效敏感性。

  2、硅(Si):在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂,所以镇静钢含有0.15-0.30%的硅。如果 钢中含硅量超过0.50-0.60%,硅就算合金元素。硅能显著提高钢的弹性极限,屈服点和抗拉强度,故广泛用于作弹簧钢。在调质结构钢中加入 1.0-1.2%的硅,强度可提高15-20%。硅和钼、钨、铬等结合,有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用,可制造耐热钢。含硅1-4%的低碳钢,具有极高的 导磁率,用于电器工业做矽钢片。硅量增加,会降低钢的焊接性能。

  3、锰(Mn):在炼钢过程中,是良好的脱氧剂和脱硫剂,一般钢中含锰0.30-0.50%。在碳素钢中加入0.70% 以上时就算“锰钢”,较一般钢量的钢不但有足够的韧性,且有较高的强度和硬度,提高钢的淬性,改善钢的热加工性能,如16Mn钢比A3屈服点高40%。含 锰11-14%的钢有极高的耐磨性,用于挖土机铲斗,球磨机衬板等。锰量增高,减弱钢的抗腐蚀能力,降低焊接性能。

  4、磷(P):在 一般情况下,磷是钢中有害元素,增加钢的冷脆性,使焊接性能变坏,降低塑性,使冷弯性能变坏。因此通常要求钢中含磷量小于0.045%,优质钢要求更低 些。

  5、硫(S):硫在通常情况下也是有害元素。使钢产生热脆性,降低钢的延展性和韧性,在锻造和轧制时造成裂纹。硫对焊接性能也不 利,降低耐腐蚀性。所以通常要求硫含量小于0.055%,优质钢要求小于0.040%。在钢中加入0.08-0.20%的硫,可以改善切削加工性,通常称 易切削钢。

  6、铬(Cr):在结构钢和工具钢中,铬能显著提高强度、硬度和耐磨性,但同时降低塑性和韧性。铬又能提高钢的抗氧化性和 耐腐蚀性,因而是不锈钢,耐热钢的重要合金元素。

  7、镍(Ni):镍能提高钢的强度,而又保持良好的塑性和韧性。镍对酸碱有较高的耐 腐蚀能力,在高温下有防锈和耐热能力。但由于镍是较稀缺的资源,故应尽量采用其他合金元素代用镍铬钢。

  8、 钼(Mo):钼能使钢的晶粒细化,提高淬透性和热强性能,在高温时保持足够的强度和抗蠕变能力(长期在高温下受到应力,发生变形,称蠕变)。结构钢中加入 钼,能提高机械性能。 还可以抑制合金钢由于火而引起的脆性。在工具钢中可提高红性。
9、钛(Ti):钛是钢中强脱氧剂。它能使钢的内部组织致 密,细化晶粒力;降低时效敏感性和冷脆性。改善焊接性能。在铬18镍9奥氏体不锈钢中加入适当的钛,可避免晶间腐蚀。

  10、钒 (V):钒是钢的优良脱氧剂。钢中加0.5%的钒可细化组织晶粒,提高强度和韧性。钒与碳形成的碳化物,在高温高压下可提高抗氢腐蚀能力。

   11、钨(W):钨熔点高,比重大,是贵生的合金元素。钨与碳形成碳化钨有很高的硬度和耐磨性。在工具钢加钨,可显著提高红硬性和热强性,作切削工具及 锻模具用。

  12、铌(Nb):铌能细化晶粒和降低钢的过热敏感性及回火脆性,提高强度,但塑性和韧性有所下降。在普通低合金钢中加 铌,可提高抗大气腐蚀及高温下抗氢、氮、氨腐蚀能力。铌可改善焊接性能。在奥氏体不锈钢中加铌,可防止晶间腐蚀现象。

  13、钴 (Co):钴是稀有的贵重金属,多用于特殊钢和合金中,如热强钢和磁性材料。

  14、铜(Cu):武钢用大冶矿石所炼的钢,往往含有 铜。铜能提高强度和韧性,特别是大气腐蚀性能。缺点是在热加工时容易产生热脆,铜含量超过0.5%塑性显著降低。当铜含量小于0.50%对焊接性无影响。

  15、铝(Al):铝是钢中常用的脱氧剂。钢中加入少量的铝,可细化晶粒,提高冲击韧性,如作深冲薄板的08Al钢。铝还具有抗氧化 性和抗腐蚀性能,铝与铬、硅合用,可显著提高钢的高温不起皮性能和耐高温腐蚀的能力。铝的缺点是影响钢的热加工性能、焊接性能和切削加工性能。

   16、硼(B):钢中加入微量的硼就可改善钢的致密性和热轧性能,提高强度。

  17、氮(N):氮能提高钢的强度,低温韧性和焊接 性,增加时效敏感性。

  18、稀土(Xt):稀土元素是指元素周期表中原子序数为57-71的15个镧系元素。这些元素都是金属,但他 们的氧化物很象“土”,所以习惯上称稀土。钢中加入稀土,可以改变钢中夹杂物的组成、形态、分布和性质,从而改善了钢的各种性能,如韧性、焊接性,冷加工 性能。在犁铧钢中加入稀土,可提高耐磨性。 

 

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刀具撞星球合併

近年來由於科技日新月異以及工業技術不斷的快速 升級,不但需要抗衡越來越嚴苛的工作條件,同時也必須符合環保要求,而使用到性能更先進的設備和零組件。因此從材料性質或成本上的考量,通常會在工件基材 表面上再披覆一層改質塗層,以調整或改變基材表面的性質,使機具產品在應用上能有更長的壽命及更優良的性質。而熱熔射(Thermal spray)塗層技術發展至今超過100年,是經常被運用到的其中一種重要技術;又稱為熱噴塗或是熱噴焊技術,其作法是在工件表面上噴覆上一層特別選用的 膜層,來改良或提升工件表面之性質,如抗腐蝕性、抗高溫氧化性、絕緣性、熱傳導性、耐磨耗性以及生物活性等;藉以延長工件使用之壽命。依工業應用類別在航 空、汽車、印刷、石油化工、電子電力、醫療器材及半導體設備等等工業皆有廣泛應用。而主要製程方式包括有電漿熔射、電弧熔射、火焰熔射以及高速火焰熔射等 四項技術類別。

熱熔射技術的製程特性及優點
熱熔射塗層技術是一種以低溫製作厚膜的製程方式,製程中基材表面溫度控制通常會視塗層 材料之不同,於槍口附近加裝冷卻空氣管(壓縮空氣或惰性氣體);在噴塗過程中同步對基材表面吹氣冷卻;可使基材表面溫度維持在150℃以下。塗層厚度則可 依製程及噴塗次數之多寡控制,一般而言介於50m ~5mm之間,而可選用之噴覆材料範圍包括有陶瓷、金屬、金屬陶瓷、高分子以及複合材料等。此外,熔射施工方式對於工件外表面的形狀及尺寸限制較少,並且 熔射製程之膜層堆積速度快、效率高,可以搭配機械手臂做生產應用;因此可自動化程度高、同時工件塗層也可控制相當均勻平整。基於上述各種優點,熱熔射技術 在航空、汽車運輸、機械、半導體製造、電力、鋼鐵、石化、食品、運輸、印刷、造紙等工業領域皆有廣泛的應用,如圖一所示,即為汽車中較常見之一些零組件應 用熱熔射塗層技術作表面改質以提升使用性能之實際範例。熔射技術還具有以下許多優點,例如熔射製程之金屬塗層在經由高溫擴散後,其塗層和基材間結合的鍵結 力可以接近焊接方式,並且應用熱熔射方式也可以處理一些以焊接方式所不能提供的塗層材料,例如陶瓷原料。熔射塗層厚度可以比焊接方式更薄,而且幾乎大部份 的混合物材料都可以噴塗,也可以控制施工前後基材不會有扭曲、變形和冶金退化的困擾。


圖 一、熱熔射技術在汽車工業上的各種應用
資料來源:工業材料雜誌253期

熱熔射製程技術是藉由加熱源之加熱,將 欲噴塗材料加熱熔融後,藉由氣體之推力,將熔融及半熔融材料噴塗至工件表面形成塗層之技術。噴塗材料之型態可以是線材、棒材或粉末的形式,形成塗層之過程 示意圖,如圖二所示。熔射製程乃是藉由火焰燃燒或電能的方式,將各種熔射素材如:陶瓷(氧化鋁、氧化鋯)、 瓷金(陶瓷與金屬之結合)、金屬 (鋁、鋅、銅)、合金(鐵基合金、鈷基合金、鎳基合金 )等等材料,材料之形式有粉末、線材、棒材,加熱至溶融或半溶融狀態,再以高壓氣流霧化/輸送溶融或半溶融顆粒至基材表面,溶融顆粒經由高壓氣流高速撞擊 基材表面形成扁平的顆粒,扁平顆粒一層堆疊一層經冷卻凝固而形成熔射塗層。


圖 二、熱熔射製程技術形成塗層之過程示意圖
資料來源:工業材料雜誌253期

在熔射施工之前,必須對工件基材作前 處理加工,以清潔基材表面並且使基材表面接觸面積增加,以提高施工後塗層品質。而前處理主要有兩個部分,一為表面清潔,主要是去除基材表面的水分、油脂、 氧化膜及其他污垢等。另一個步驟為表面粗化,為了使塗層和基材表面有良好的機械鍵結,必須將基材的表面粗化,以提高工件基材的表面積以及表面的不規則形 狀。使熔融粉末衝擊到基材表面時,因其凹凸不平的表面,而有較佳的機械咬合特性;以提高基材與膜層間之鍵結強度。熔射技術由西元1902年開發出所謂的火 焰熔射至今,後來陸續發展出其他相關製程技術。由熱能的來源可以分成電能和燃燒能兩種,其中以電能供給熱能的方式可以細分為電漿熔射(Plasma Spray)和電弧熔射(Arc Spray)兩種技術。而以燃燒為供給熱源方式的製程,則可分為火焰熔射(Flame Spray)和高速火焰熔射(High Velocity Oxy-Fuel,HVOF)兩種技術。其設備特徵及製程特性如圖三所示。


圖 三、熱熔射設備特徵及製程技術之基本特性說明
資料來源:工業材料雜誌253期

熔射塗層技術在工業上的應用實例
熱 熔射塗層之應用方式,隨著不同產業領域的屬性及使用環境要求,也會因應變化而選擇不同的製程技術以及塗層材料。工業界依其在應用領域分類可能使用到之相關 熱熔射製程技術包括在航空工業、火力發電廠、輪船等領域,主要應用為燃氣渦輪機各零件最初之製造、製程搶救、磨損件之修補或是再製造等表面塗層製作,應用 的例子有渦輪引擎的燃燒筒、排氣及進氣導筒、轉子及定子等工件。在電子產業的應用有積體電路業之矽晶圓夾治具用之絕緣性或是吸附性塗層、電子產品之電磁遮 蔽塗層(如電控箱、收音機、電視機等)或是絕緣性塗層等。應用在汽車工業上,如在引擎汽缸內噴覆絕熱陶瓷層,可以增加引擎耐熱溫度,提高熱效率。轉動接觸 件上(如剎車片)噴塗耐磨耗塗層以提高壽命。而在鋼鐵工業應用上,主要是由於鋼鐵在製造過程中必須面臨許多高溫環境,因此在機件上噴覆耐高溫及耐腐蝕的材 料,可以提高機件的使用壽命,如退火線輥輪、保溫罩等。

此外以電漿熔射技術及高速火焰熔射技術是運用領域最廣泛的製程。以電漿熔射技術而 言;幾乎所有的金屬與陶瓷材料粉末皆可以做為電漿熔射的材料,粉末溶融溫度高低,可藉由(1).改變不同的送粉角度可以選擇粉末進入電漿火燄不同溫度的區 域,(2).調整電流與氬氣、氫氣或氦氣的不同組合,以提供不同熔點之素材最佳的溶融溫度與溶融效果。電漿熔射的氣流溫度在熔射製程中最高,適合用於噴塗 較高熔點的材料如陶瓷(氧化鋁、氧化鋯)等,圖四為電漿熔射在發動機燃燒筒絕熱塗層噴塗實際應用例,絕熱塗層(Thermal Barrier Coating,TBC)是利用陶瓷材料耐高溫絕熱特性,將氧化鋯及相關絕熱塗層噴覆於發動機燃燒筒上,用來降低發動機燃燒筒表面溫度,使零件得以延長使 用壽命,目前已應用在火力電廠渦輪機、飛機引擎、汽車工業之耐高溫零件上。圖五為電漿熔射在鋁合金晶圓托盤上絕緣塗層噴塗實際應用例,絕緣塗層是利用陶瓷 材料絕緣特性,將氧化鋁絕緣塗層噴覆於鋁合金晶圓托盤上以作為絕緣材料,目前已應用在光電、半導體產業上。


圖 四、電漿熔射在發動機燃燒筒絕熱塗層噴塗實際應用例
資料來源:工業材料雜誌253期


圖 五、電漿熔射在鋁合金晶圓托盤上絕緣塗層噴塗實際應用例
資料來源:工業材料雜誌253 期

而高速火焰熔射製程 (HVOF)所製作之塗層在工業應用上有幾項特點;包括(1)、塗層鍵結性強:由於熔融粉末係以極高速運行方式撞擊工件表面,提高了工件粗糙面凹陷處之熔 填度;因此可與基材間形成更為緊密的機械鍵結。此外;當熔融粉末以極高的速度衝擊工件接觸表面時,動能瞬間轉換成壓力能及熱能,而在工件表面形成非常薄的 局部軟化/熔融區,形成擴散膜層,進而提高了塗層與基材間的鍵結力。(2)、塗層緻密度高:HVOF擁有較其他任何熔射製程更高的粉末飛行速度,粉末粒徑 分布細且窄。因此在塗層堆積過程中,氣體不易殘存於膜層內部,所以其膜層可以控制較小之孔隙率。對於工業應用而言;高的孔隙率對塗層耐磨耗、耐腐蝕等特性 皆有不良的影響。(3)、塗層硬度高:HVOF製程中因為粉末僅能在高溫氣流中停留極短的時間,來不及與氧氣或還原性燃氣發生反應,因此可以得到在質與量 方面均佳之熔射塗層,以WC/Co塗層為例,應用此製程製作之膜層硬度值可達Hv 1000左右。(4)、塗層表面平整:一般而言;HVOF製程之塗層適用的粉末粒徑範圍較窄,約在10~50μm之間,但仍可視粉末化學組成而稍作調整。 此外;也由於膜層之形態較為緻密;因此熔射所得塗層表面相當平整,粗糙度(Ra)一般可控制在7μm以下。高速火燄熔射塗層已廣泛被應用在各種耐磨耗或抗 高溫腐蝕及高溫氧化等的應用領域。圖六所示是高爾夫球頭表面應用此製程噴塗特殊具有高剛性及高強度之合金材料以提升高爾夫球頭打擊面之響應特性。


圖 六、高爾夫球頭打擊面之表面噴塗實際應用例
資料來源:工業材料雜誌253期

 

電弧熔射製程相較於其他熔射方式具有快速成型、堆積效率高以及低成本之優點,因此非常適用於大面積之噴塗作業。目前電弧熔射在工業應用上 以防蝕塗層居多,例如;橋樑、輪船以及車廂等設施施工。而其他之主要應用則是在光電、半導體產業上製作以鋁為主之吸附性塗層,利用塗層之吸附性質,吸附在 真空中游離的粒子,避免游離粒子造成真空腔體污染。如圖七所示;即為晶圓掛架噴覆鋁金屬吸附層之應用實例。電弧噴焊吸附性鋁材塗層技術;可以有效降低物理 氣相蒸鍍(PVD)製程中所產生的free particles;提高鍍膜製程之良品率;並延長廠家之PVD機組中矽晶片掛架之使用壽命,可以大幅降低廠商生產成本。選擇適當之熔射製程技術以及塗層 材料以對應於實際工業應用產品,並且建立產品應用時所需之「特性資料庫」,其中包括原材料特性資料庫、熔射製程最佳化參數、塗層製程最佳化參數、塗層特性 資料庫以及目標產品之實測性能分析等。將可提高產品之品質及工作效能改善,有效提升產業競爭力以及增加產品之附加價值,並且達到從原材料設計到實際成品產 出之全製程整合(Total Solution)技術建立之目標。


圖 七、電弧熔射噴覆鋁金屬吸附層於晶圓掛架之應用實例
資料來源:工業材料雜誌253期

熱熔射塗層技術之發展趨勢
未 來熱熔射塗層工業生產主流發展趨勢可以區分為兩部分;第一項訴求是降低生產成本,可以自動化提高生產速度以及開發更低成本之製程技術進行生產。而更為重要 的第二項訴求是拓展新應用領域,其內容需求包括有降低製程溫度、新塗層材料開發以及多工機能整合塗層技術開發。由於軟電工業興起促使許零組件材料容許之製 程溫度較以往嚴苛許多;因此必須應用更低之製程溫度材有機會與此新產品領域接軌。而奈米米結構材料以及多元合金材料之應用也有極大之機會,但前提是原料製 作成本必須再調降至更接近現有產品之價位。此外;由於單一種類之膜層應用;經常會受限於其單一材料本身之特性而無法再擴大應用領域。解決之道即是利用多元 成分、多相系統以及多層膜複合方式,將幾種有優異性質之材料結合;製作成多重功能(例如自潔、抗菌、防沾黏、耐刮以及耐磨耗等功能性塗層)結合結構之膜層 材料。

作者:呂明生、蕭威典、劉茂賢
出處:工業材料雜誌253期

★詳全文:http://www.materialsnet.com.tw/DocView.aspx?id=6582

 

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