- Введение
1.1 Предыстория
В современном производстве режущие инструменты являются основным компонентом для эффективной и точной обработки. С непрерывным развитием промышленных технологий требования к эффективности обработки, качеству заготовки и сроку службы инструмента растут. Инструменты из традиционных материалов больше не могут соответствовать требованиям сложных условий работы. В этом контексте твердый сплав, как высокопроизводительный материал, постепенно стал основным выбором для изготовления высококачественных режущих инструментов благодаря своей превосходной твердости, износостойкости и термостойкости. Особенно в областях резки металла, изготовления пресс-форм, аэрокосмической промышленности и т. д. твердосплавные инструменты стали незаменимым инструментом обработки благодаря своим превосходным характеристикам. В 2025 году, с углубленным развитием интеллектуальных технологий производства и автоматизации, спрос на твердосплавные фрезы продолжает расти, и сценарии их применения в прецизионной обработке также расширяются.
1.2 Обзор темы
Фреза из твердого сплава — это вращающийся режущий инструмент из твердосплавного материала, который широко используется при фрезеровании различных материалов. Его основная особенность заключается в том, что он изготовлен из карбида вольфрама (WC) в качестве основы и легированного материала из кобальта (Co) и других связующих веществ, который обладает преимуществами высокой твердости и долговечности. В этой статье будет всесторонне рассмотрено определение фрезы из твердого сплава, подробно представлены ее физические свойства, геометрические характеристики и технология обработки поверхности; проанализирован метод ее классификации, включая структуру, применение и тип покрытия; объяснен процесс производства, область применения, преимущества и ограничения в использовании; и приведены меры предосторожности при использовании для обеспечения ее безопасного и эффективного применения. С помощью этой главы и последующего содержания читатели получат глубокое понимание характеристик и областей применения фрез из твердого сплава, чтобы лучше интегрировать их в реальное производство.
- Определение твердосплавной фрезы
2.1 Основное определение твердосплавной фрезы
Фреза из твердого сплава — это высокопроизводительный вращающийся режущий инструмент. Корпус и режущая часть фрезы изготовлены из твердосплавного материала. Он широко используется при точной обработке металлов, сплавов и некоторых неметаллических материалов. Твердый сплав — это композитный материал, в основном карбид вольфрама (WC) в качестве твердой фазы, дополненный металлами, такими как кобальт (Co), никель (Ni) или хром (Cr) в качестве связующей фазы, и спеченный под высоким давлением (150-200 МПа) и высокой температурой (1350-1450 °C) с помощью передового процесса порошковой металлургии. Этот материал придает фрезе сверхвысокую твердость (обычно достигающую HV 1300-1800), что значительно лучше, чем у традиционной быстрорежущей стали (HSS), и обладает превосходной износостойкостью, стойкостью к высокотемпературному окислению (может стабильно работать при 800-1000 °C или даже выше) и превосходной устойчивостью к механическим нагрузкам, что позволяет ей справляться с потребностями обработки высокоскоростной резки, сухой резки и сложных геометрических форм. Типичная структура твердосплавной фрезы включает режущую кромку, хвостовик, переходную секцию и опциональную конструкцию отверстия для охлаждения. Режущая кромка может быть спроектирована как прямой зуб, спиральный зуб (диапазон углов 15°-45°), зубчатой или гофрированной формы в соответствии с требованиями обработки для адаптации к различным материалам заготовки и точности обработки. Принцип его работы заключается в удалении материала со скоростью подачи (fn) 0,05-0,3 мм/зуб на зуб посредством высокоскоростного вращения (скорость может достигать 10 000-50 000 об/мин в зависимости от диаметра и скорости резания). Он широко используется в таких высокоточных областях, как автомобилестроение, аэрокосмическая промышленность, обработка пресс-форм и электронная промышленность. В 2025 году, с ростом спроса на миниатюрную обработку, обусловленным технологией 5G, применение моделей твердосплавных фрез малого диаметра (диаметр 0,5-2 мм) в области микрообработки значительно возрастет.
2.2 Различия между твердосплавными фрезами и другими фрезами
Фрезы из твердого сплава существенно отличаются от других типов фрез по составу материала, производительности обработки и сценариям применения, что закладывает основу для их уникального позиционирования в современном производстве. Прежде всего, по сравнению с традиционными фрезами из быстрорежущей стали (HSS), фрезы из твердого сплава имеют подавляющие преимущества в твердости, термостойкости и сроке службы. Твердость фрез из HSS обычно составляет HRC 62-66 (около HV 700-800), а термостойкость ограничена примерно 600 °C. Длительное использование при высоких температурах вызовет размягчение при отжиге, в то время как термостойкость фрез из твердого сплава может достигать более 1000 °C, особенно после оснащения покрытием TiAlN, термостойкость дополнительно повышается до 1100 °C, что позволяет им хорошо работать при высокоскоростной резке (Vc 50-200 м/мин) или в условиях сухой резки. Кроме того, срок службы твердосплавных фрез обычно в 5-10 раз больше, чем у фрез HSS, что значительно снижает частоту замены и время простоя производства. Однако фрезы HSS по-прежнему занимают определенную долю рынка в низкоскоростной обработке (Vc < 30 м/мин), прерывистой резке или мелкосерийном производстве из-за их более низкой себестоимости производства (около 1/3-1/5 себестоимости твердого сплава) и лучшей прочности, и широко используются на малых и средних предприятиях в развивающихся странах.
С другой стороны, по сравнению с инструментами с керамическим или алмазным покрытием, твердосплавные фрезы имеют свои преимущества и недостатки в производительности и применимости. Керамические фрезы (например, на основе оксида алюминия или нитрида кремния) имеют более высокую твердость (HV 1800-2200) и износостойкость, подходят для сверхскоростной резки (Vc > 300 м/мин) и обработки материалов высокой твердости (например, закаленной стали HRC 60+), но они относительно хрупкие (вязкость разрушения K ₁ c составляет около 3-5 МПа·м ¹ / ² ), склонны к выкрашиванию при прерывистом резании или ударных нагрузках и дороги в производстве (примерно в 2-3 раза больше, чем у твердого сплава), что ограничивает их популярность. Инструменты с алмазным покрытием (например, CVD-алмаз) хорошо работают при обработке цветных металлов (например, алюминиевых сплавов и композитов из углеродного волокна), с износостойкостью в 10-20 раз выше, чем у карбида, но их химическое сродство к материалам на основе железа приводит к быстрому износу, и риск отслоения покрытия высок, а стоимость намного выше, чем у карбида (примерно в 5-10 раз). Напротив, твердосплавные фрезы имеют вязкость разрушения (K₁c 10-15 МПа·м¹ / ²), которая больше подходит для ударопрочности, имеют относительно низкие производственные затраты (примерно 50-100 долларов США за фрезу, в зависимости от размера и покрытия) и имеют значительно улучшенную долговечность благодаря технологии покрытия PVD или CVD (например, TiN, AlCrN), что делает их идеальным выбором для задач обработки со средними и высокими требованиями.
С исторической точки зрения разработка фрез из твердого сплава началась в начале 20 века. Немецкий ученый Шретер впервые синтезировал твердый сплав в 1923 году. После почти ста лет технологической итерации инструменты из твердого сплава постепенно стали отраслевым эталоном с формулировкой таких стандартов, как GB/T 14301 в 2008 году. В 2025 году с использованием искусственного интеллекта для оптимизации параметров резания и технологии 3D-печати для производства сложных инструментов индивидуализация фрез из твердого сплава будет еще больше улучшена. Например, многофункциональные композитные инструменты, разработанные для конкретных заготовок (интегрирующие фрезерование и сверление), демонстрируют свою адаптивность в интеллектуальном производстве. Международные стандарты, такие как ISO 6987 (твердосплавные пластины) и DIN 844 (общие технические условия для фрез), также содержат технические ориентиры для глобального применения фрез из твердого сплава, особенно на рынках ЕС и Северной Америки, где рыночный спрос увеличится примерно на 8% в период с 2024 по 2025 год, что приведет к соответствующим инвестициям в НИОКР.
READ MORE: Что такое фреза из карбида вольфрама ?
Customized R&D and Production of Tungsten, Molybdenum Products
Chinatungsten Online and CTIA GROUP LTD have been working in the tungsten industry for nearly 30 years, specializing in flexible customization of tungsten and molybdenum products worldwide, which are tungsten and molybdenum design, R&D, production, and overall solution integrators with high visibility and credibility worldwide.
Chinatungsten Online and CTIA GROUP LTD provide products mainly including: tungsten oxide products, such as tungstates such as APT/WO3; tungsten powder and tungsten carbide powder; tungsten metal products such as tungsten wire, tungsten ball, tungsten bar, tungsten electrode, etc.; high-density alloy products, such as dart rods, fishing sinkers, automotive tungsten crankshaft counterweights, mobile phones, clocks and watches, tungsten alloy shielding materials for radioactive medical equipment, etc.; tungsten silver and tungsten copper products for electronic appliances. Cemented carbide products include cutting tools such as cutting, grinding, milling, drilling, planing, wear-resistant parts, nozzles, spheres, anti-skid spikes, molds, structural parts, seals, bearings, high-pressure and high-temperature resistant cavities, top hammers, and other standard and customized high-hardness, high-strength, strong acid and alkali resistant high-performance products. Molybdenum products include molybdenum oxide, molybdenum powder, molybdenum and alloy sintering materials, molybdenum crucibles, molybdenum boats, TZM, TZC, molybdenum wires, molybdenum heating belts, molybdenum spouts, molybdenum copper, molybdenum tungsten alloys, molybdenum sputtering targets, sapphire single crystal furnace components, etc.
For more information about tungsten carbide products, please visit the website: tungsten-carbide.com.cn
If you are interested in related products, please contact us:
Email: sales@chinatungsten.com
Tel: +86 592 5129696 / 86 592 5129595
