Сплавы твердосплавных пластин⁠⁠

Раз зашла тема про стружколомы, разовьем тему про сменные пластины, а именно про сплавы. Их так много, что не все понимают какие именно нужно выбирать и по каким критериям. Если открыть каталог любого производителя, то можно увидеть примерно такую картину:

Разные материалы принято обозначать определенными цветами и буквами:

P - сталь (синий цвет).

M - нержавеющие стали (желтый цвет).

K - чугуны (красный цвет).

N - цветные сплавы (зеленый цвет) - это алюминий и т.д

S - жаропрочные материалы (оранжевый цвет).

H - закаленные стали (серый цвет).

Такое буквенно- цветовое обозначение принято у всех производителей (даже у Китайцев)).

Итак, нам интересна, например, сталь. В группу сталь входит и углеродистая сталь, и низкоуглеродистая, легированная, конструкционная и высоколегированная и может быть еще что-то забыл.

Поскольку интересна только сталь, смотрим именно на синий столбик:

Соответственно все сплавы, которые там находятся, подходят для стали, но какой же тогда выбрать? Во-первых все сплавы расположены не ровно, а какие то левее, какие- то правее в столбике, и наверху есть подгруппы стали: P10, 20, 30, 40

Цифры указывают на тип обработки: 10- самая финишная обработка, 40- самая тяжелая черновая. Соответственно если мы знаем, что у нас неровная заготовка, корка например на заготовке или еще каки-то нестабильные условия, то мы выбираем сплавы, которые находятся ближе к правой стороне столбика, то есть которые под P40.

Но все равно, как правило, выбора сплавов еще окажется достаточно много. И тут надо рассказать про 2 основные группы сплавов: Это PVD и CVD. У них свои особенности и надо их различать. На диаграмме можно видеть какие сплавы к какой группе относится:

Итак что обозначают эти заветные 3 буквы?) Это обозначение метода нанесения покрытия на пластины.

CVD - Chemical Vapor Deposition. Химическое осаждение из паровой фазы.

PVD - Physical Vapor Deposition. Физическое осаждение из паровой фазы.

Как вы заметили, почти на всех пластинах, кроме пластин по алюминию (и то не всегда) есть износостойкое покрытие.

Не будем вдаваться в подробности, но это 2 разных метода нанесения покрытия на пластины. CVD более сложный, большее количество слоёв, более толстое покрытие. PVD более простой метод, покрытие достаточно тонкое.

PVD покрытие имеет толщину порядка 5 микрон (0,005 мкм), и состоит в основном из карбонитрида титана TiCN - нижний слой, который обеспечивает высокую твердость и износостойкость, алюмонитрид титана TiAlN - обеспечивает теплостойкость пластины, и нитрид титана TiN (желтый цвет) - в данном случае он позволяет хорошо на глаз видеть износ.

CVD покрытие уже имеет толщину порядка 20 микрон (0,02 мм), и большее количество слоев.

Тут большее количество слоев и их комбинаций. Также добавляется еще оксид алюминия, который обеспечивает низкую теплопроводность, что позволяет пластине дольше не изнашиваться.

CVD работает лучше при высоких скоростях резания. Такой сплав мы выбираем, когда у нас есть достаточно длительная операция обработки.

PVD работает на низких скоростях резания. Например, есть материалы, которые в принципе обрабатываются только на низких скоростях резания (титан, инконель и прочие жаропрочки), естественно мы изначально выбираем именно PVD тип.

Разобравшись более менее с типом покрытия мы еще не закончили с выбором, потому что в каждой группе есть еще куча вариантов и тут надо понимать один принцип, который справедлив для любого производителя: Пластина либо твердая, либо прочная.

Соответственно есть сплавы очень твердые как X1, которые будут очень износостойкими, но они достаточно хрупкие и если условия обработки будут нестабильными, пластина может просто сколоться, а есть сплав X5, он очень прочный и держит удар, но износ у него наступит быстрее чем у X1 так как он не сильно твердый. Ну и соответственно куча промежуточных вариантов. То есть всегда это некий баланс между твердостью и прочностью. Соответственно при чистовой стабильной обработке мы возьмем что то близкое к X1, а для обдирки возьмем черновой сплав ближе к X5.

Возвращаясь к этой картинке ниже, мы теперь знаем, что под P10 расположены более твердые сплавы, а под P40 более прочные.

Есть еще куча нюансов, но даже с этой информацией можно вполне сносно подбирать правильные сплавы для своего типа обработки. К слову, для фрезерных пластин всё абсолютно тоже самое, только там 90% сплавов это именно PVD тип, но эту уже, как говорится совсем другая история)