Keraamisten teräpalojen käyttö niukkaseosteisten terästen lastuamiseen normaaleissa toimitustiloissa

Abstract

Tämän tutkimuksen tavoitteena oli tutkia keraamisten kääntöterien soveltuvuus niukkaseosteräksille ja M-käsittelyn vaikutus teränkestoaikoihin. Lisäksi tavoitteena oli tutkia keraamiseosten erityisominaisuudet ja muodostaa käsitys keraamisilla kääntöterillä sorvaamisen erityisvaatimuksista. Kirjallisuusosassa selvitettiin tutkimushetkellä saatavissa olleet keraamiset teräaineseokset ja niiden ominaisuudet sekä selvitettiin keraamisten kääntöterien viimeaikaiset kehitystrendit.

Lastuamistutkimus toteutettiin standardin ISO 3685:1993 mukaisesti, minkä lisäksi mitattiin lastuamisvoimat ja tehtiin kokeessa käytetyille terille lastunmurtokoe. Koemateriaalit olivat Imatra Steelin GreenCut, Hydax 25, M-käsittelemätön 42CrMo4 ja M-käsitelty MoC410M. Kokeissa käytetyt kääntöterät olivat eri valmistajien alumiinioksiditeriä, titaanikarbidiseostettuja alumiinioksiditeriä, kuituvahvisteisia ja yksi puhdas titaanikarbidiseosteinen terä.

Koetulosten perusteella hyvän teränkestoajan saavuttamiseksi on tärkeää valita oikea keraamiseos ja sille soveltuvat parametrit. Oikein valituilla parametreilla M-terästä sorvattaessa tulokset ylittävät kovametalleilla saavutettavissa olevat arvot. Tulosten perusteella niukkaseostettujen terästen sorvaus onnistuu hyvin keraamisilla kääntöterillä, mutta kovametallisorvaukseen verrattuna syöttöä on laskettava ja lastuamisnopeutta lisättävä.

Tämän työn tuloksia voidaan soveltaa sopivissa olosuhteissa toteutettavassa kappaletavaratuotannossa. Sovelluksen onnistuminen vaatii tukevat työstöolosuhteet ja riittävien lastuamisnopeuksien saavuttamisen.

The purpose of this study was to investigate the ability to use ceramic cutting material on low alloy steel and the benefits of the M-treatment on tool life. Furthermore, it was to examine the particular properties of varied ceramic mixtures and to find out the special requirements when turning with ceramic indexable inserts. The literarypart consisted of a research into the appropriate ceramic mixtures available at the time of the study, their properties and the latest developments in ceramic inserts.

The machinability tests were carried out according to the ISO 3685:1993 standard. In addition, the resultant cutting force was measured and a chip breaking test was run on the applied inserts. The tested materials were the “GreenCut”, the “Hydax 25”, the M-treated MoC410M and the untreated 42CrMo4, all by Imatra Steel. The tested inserts were by various manufacturers and either of aluminium oxide, of a combination of aluminium oxide and titanium carbide, whisker reinforced or, in one case, of pure titanium carbide.

The test results show the importance of choosing the correct ceramic mixture and the appropriate cutting parameters to achieve a longer tool life. When turning the M-treated steel with the right choice of parameters the results exceed those achievable with cemented carbide. In conclusion, the tests on turning low alloy steel with ceramic indexable inserts were successful. In comparison to turning with cemented carbide the feed should be lowered and the cutting speed raised.

In my opinion, the conclusions of the study could be applied into manufacturing item production in specified conditions. A successful application requires stable cutting conditions and reaching sufficient cutting speed.