Den kompletta guiden till hur hårdmetalländfräsar tillverkas

1. Råvaruval

"Hårdmetallen" i pinnfräsar av hårdmetall är faktiskt en hårdmetall, gjord av volframkarbid (WC) partiklar som hålls samman av ett metallbindemedel, vanligtvis kobolt (Co).

Volframkarbid: Extremt hård (9 på Mohs-skalan, ~2600 HV Vickers hårdhet). Ger slitstyrka.

Kobolt: Tuff, seg bindefas som absorberar stötar och förhindrar sprödhet.

Varför komposition är viktig:

Mer kobolt → segare men något mjukare verktyg (bra för avbrutna snitt).

Mindre kobolt → hårdare men mer spröd (bra för kontinuerlig skärning i stela uppsättningar).

WC:s kornstorlek påverkar kantskärpa och slitstyrka:

Ultrafin (0,2–0,5 μm) för hög hårdhet, skarpa kanter.

Grovare korn (>1 μm) för slagtålighet.

2. Pulverblandning och konditionering

Volframkarbidpulver, koboltpulver och små mängder av andra karbider (tantal, titan, niobkarbider) mäts i vikt.

En kulkvarn eller attritorkvarn blandar dem i etanol eller vatten med ett vax/paraffinbindemedel för att göra en homogen slurry.

Syfte: Säkerställa jämn fördelning av kobolt, förhindra agglomeration och bestryka varje WC-korn med bindemedel för starka sintringsbindningar.

3. Spraytorkning

Uppslamningen matas in i en spraytork, som producerar sfäriska agglomerat av pulver.

Dessa agglomerat flyter som fin sand - väsentligt för jämn pressning.

Fukthalten är noggrant kontrollerad; för torr → sprickor; för blött → dålig pressning.

4. Tryck på den gröna blanketten

Två huvudsakliga metoder:

Enaxlig formpressning → bra för ämnen med raka skaft.

Extruderingspressning → möjliggör skapandet av långa stavar eller stavar med inre kylvätskekanaler.

Den resulterande delen kallas en grön kompakt — svag och spröd, men med de grova dimensionerna på den slutliga stången.

Pressriktningen och trycklikformigheten påverkar direkt densitetsfördelningen, vilket påverkar verktygets styrka senare.

5. Försintring (avbindning)

Den gröna presskroppen värms upp i en lågtemperaturugn (~600–800 °C) för att avlägsna vax/paraffinbindemedlet utan att orsaka oxidation eller deformation.

Detta lämnar bara kvar metallpulver, löst sammanhållna.

6. Sintring (Sintring i flytande fas)

Huvudförtätningssteg: upphettas till 1400–1500 °C i vakuum eller väteatmosfär.

Kobolten smälter (flytande fas) och flyter mellan WC-kornen och drar ihop dem genom kapillärverkan.

Delen krymper med ~18–22% linjärt, vilket uppnår 99% teoretisk densitet.

Resultat:
En helt tät, extremt hård stav utan porositet, redo för slipning.

7. Stångförberedelse

Hårdmetallstänger skärs till i längd med en diamantsåg eller tråd-EDM.

Ändarna kan vara avfasade för att förhindra flisbildning under hantering.

För kombinationsverktyg (hårdmetallskärhuvud av stålskaft) görs lödning i detta skede.

8. CNC-slipning av geometri

Flöjtslipning

Utförs på 5-axliga CNC-verktygsslipmaskiner med diamantslipskivor.

Maskiner håller toleranser inom några mikrometer.

Parametrar inkluderar:

Antal flöjter (2, 3, 4 eller fler)

Helixvinkel (låg spiral för styrka, hög spiral för snabbare spånevakuering)

Kärntjocklek (påverkar styvhet och spånutrymme)

Slutgeometrislipning

Verktygsspetsen är formad - platt, kulnäsa, hörnradie eller speciell form.

Sekundära avlastningsvinklar och spånvinklar slipas för att optimera skärprestanda.

För högprecisionsverktyg används kantförberedelse (hone) för att kontrollera skärpa kontra flisningsmotstånd.

9. Tillval: Borrning av genomgående kylvätska

Om pinnfräsen är utformad med invändiga kylvätskekanaler skapas dessa vid stavextrudering eller genom EDM-borrning efter sintring.

EDM (Electrical Discharge Machining) kan producera små, exakta hål utan att skada karbiden.

10. Beläggning (PVD/CVD)

Syfte: Förläng verktygets livslängd, minska friktionen, motstå värme.

Vanliga beläggningar:

TiAlN / AltiN: Beständighet mot oxidation vid hög temperatur.

DLC (Diamond-Like Carbon): Låg friktion, utmärkt för icke-järnbearbetning.

Nanokompositbeläggningar: Extremt fin struktur för extrem slitstyrka.

Processer:

PVD (Physical Vapor Deposition): Lägre temperatur (~450–600 °C), bevarar skarpa kanter.

CVD (Chemical Vapor Deposition): Högre temperatur (~900–1050 °C), tjockare beläggning, kan kräva efterslipning.

11. Slutbesiktning

Lasermikrometrar mäter diameter, koncentricitet och utlopp.

Optiska komparatorer kontrollerar flöjtens form.

Beläggningens vidhäftning och ytjämnhet testas.

Högpresterande fräsar är dynamiskt balanserade för höghastighetsspindlar.

12. Förpackning

Varje verktyg rengörs med ultraljud för att avlägsna slip- och beläggningsrester.

Förpackad i individuella plaströr för att förhindra flisbildning under transport.

Sammanfattningstabell: