Твердосплавные ступенчатые сверла: данные о твердости и сроке службы

Почему карбид превосходит другие материалы для ступенчатых долот

Чрезвычайная твердость и термостойкость цельных твердосплавных сверл или ступенчатых сверл с твердосплавными напайками напрямую приводят к реальному повышению производительности. Твердость карбида по Виккерсу колеблется от 1500 до 2000 HV (примерно 70–73 HRC) по сравнению с 800 HV (62–64 HRC) для HSS. Эта разница означает, что твердый сплав сохраняет острую режущую кромку при температурах до 800°С , а HSS начинает размягчаться выше 600°C. В таблице ниже приведены основные различия в свойствах распространенных материалов для ступенчатых сверл.

При практическом сверлении нержавеющей стали 316L толщиной 1,5 мм было использовано твердосплавное ступенчатое сверло. 520 лунок без видимых сколов, тогда как биты из быстрорежущей стали и кобальта требуют переточки после 95 и 140 отверстий соответственно. Твердосплавное сверло также дает стабильно меньшую высоту заусенцев (<0,05 мм против 0,12 мм для HSS). Эти преимущества делают более высокую первоначальную стоимость твердосплавных ступенчатых сверл оправданной для повторяющихся промышленных задач или работ, связанных с закаленными сплавами.

Рекомендации по скорости и подаче для увеличения срока службы долота

Использование правильной скорости вращения имеет решающее значение для твердосплавных ступенчатых сверл, поскольку чрезмерное тепло или вибрация могут вызвать микротрещины. В отличие от HSS, твердый сплав хрупкий, поэтому его преимуществом являются более высокие скорости, но более низкое давление подачи на оборот. Следующие рекомендации по числу оборотов основаны на типичном ступенчатом сверле с 3 зубьями и диаметром в диапазоне 6–20 мм, при условии жесткой настройки станка и умеренных скоростей подачи (0,05–0,10 мм/об).

Всегда используйте циклы сверления с ударом на глубину 0,5–1 мм за проход когда глубина ступеньки превышает длину канавки сверла. Для смазки используйте смазочно-охлаждающую жидкость под высоким давлением или охлаждающую жидкость в виде тумана; Твердосплавные ступенчатые сверла нагреваются сильнее, а адекватная смазка предотвращает наклеп заготовки. Если вы заметили вибрацию или стук, уменьшите скорость на 20–30 % и никогда не останавливайтесь на нижней ступеньке — быстрое втягивание сохраняет прохладу в зоне резки.

Реальные тесты производительности и данные

Независимые заводские испытания, сравнивающие твердосплавное ступенчатое сверло диаметром от 1/4 до 3/4 дюйма (3-зубое, с покрытием TiAlN) и ступенчатое сверло из быстрорежущей стали премиум-класса с той же ступенчатой структурой, дают убедительные доказательства долговечности твердосплавного сплава. Материал для испытаний представлял собой стальную пластину А36 толщиной 2,5 мм с отверстиями диаметром от 1/4 до 3/4 дюйма с шагом 1/8 дюйма. Каждый инструмент работал со скоростью 1800 об/мин с постоянной скоростью подачи и полным заливом охлаждающей жидкости.

• Твердосплавное ступенчатое сверло : завершено 850 лунок перед первым этапом износ боковой поверхности составил 0,2 мм. Никаких сколов или катастрофических сбоев не произошло. Допуск на диаметр отверстия оставался в пределах 0,03/-0,00 мм.
• Ступенчатое сверло из быстрорежущей стали : износился до 0,2 мм всего за 140 лунок . После 180 отверстий на ступенях меньшего размера образовались грубые отверстия увеличенного размера (до 0,15 мм).
• Измерение высоты заусенцев : Карбид дает средние заусенцы 0,04 мм; Заусенцы из быстрорежущей стали превышали 0,12 мм после 100 отверстий и требовали удаления заусенцев.

В другом тесте на нержавеющей стали 304 толщиной 3 мм твердосплавным ступенчатым сверлом было просверлено отверстие. 412 лунок без перерыва в смазке, а сверло HSS заклинило на 78-м отверстии из-за нароста. Эти результаты подтверждают, что при работе с твердыми или упрочняемыми материалами твердосплавное ступенчатое сверло окупается после первых нескольких сотен отверстий.

Выбор правильной геометрии твердосплавного ступенчатого сверла

Геометрия ступенчатого сверла напрямую влияет на эвакуацию стружки, способность центрирования и общую стабильность. При выборе твердосплавной ступенчатой коронки оцените следующие конструктивные особенности:

Шаг шага и количество шагов

Стандартные ступенчатые сверла имеют шаг 1/8", 2 мм или 1/4". Для электрических панелей или тонкостенных трубок мелкое приращение (2 мм за шаг) обеспечивает лучший контроль размера. При изготовлении тяжелых изделий можно использовать приращения 1/4 дюйма (например, 1/4 дюйма, 1/2 дюйма, 3/4 дюйма), что позволяет сократить время сверления. Подсчитайте общее количество шагов — слишком большое количество шагов на коротком конусе может вызвать трение и перегрев.

Конструкция канавки и угол при вершине

Твердосплавные ступенчатые сверла доступны в исполнении с 2 или 3 канавками. Версия с 3 канавками обеспечивает более плавное резание и лучшую округлость, особенно для отверстий диаметром более 1/2 дюйма. Угол заточки: точка разделения 135° предпочтителен для нержавеющей и твердой стали, поскольку уменьшает необходимость ходить и начинается немедленно. Острия с углом 118° хорошо подходят для мягких материалов, но более склонны к сколам в твердых сплавах.

• Эффекты покрытия : Покрытия TiAlN или AlCrN повышают твердость поверхности до ~3500 HV и позволяют выполнять сухое сверление на умеренных скоростях. Мелкозернистый твердый сплав без покрытия подходит для обработки цветных металлов, но обладает меньшей термостойкостью.
• хвостовик : Используйте хвостовик с 3-мя лысками или хвостовик Weldon, чтобы предотвратить вращение в патроне дрели. Избегайте использования гладких круглых хвостовиков с твердосплавными ступенчатыми сверлами, работающими при высоком крутящем моменте.

Распространенные виды отказов и профилактические меры

Несмотря на свою твердость, твердосплавные ступенчатые сверла могут преждевременно выйти из строя при неправильном использовании. Три наиболее частых неисправности — это сколы кромок, термические трещины и поломка ступеней. Понимание их коренных причин поможет вам избежать дорогостоящих простоев.

• Сколы кромок : Вызвано чрезмерной скоростью подачи, несоосностью или прерывистым резом (например, отверстиями над существующими отверстиями). Профилактика : Уменьшите подачу на 30% при переходе на больший диаметр; всегда начинайте на ровной поверхности. Используйте кернер, чтобы направить начальный кончик.
• Термическое крекинг : Происходит, когда сверло перегревается, а затем внезапно охлаждается (термический удар). Профилактика : Поддерживать постоянный расход охлаждающей жидкости; не останавливайте подачу СОЖ в середине отверстия. При сухом бурении используйте расклевку, чтобы обеспечить охлаждение долота на воздухе.
• Поломка шага : Обычно из-за боковой нагрузки или чрезмерного крутящего момента при контакте сверла с ребром жесткости или сварным швом. Профилактика : Надежно зафиксируйте заготовку, избегайте использования ручных сверл для твердосплавных ступенчатых свёрл по тяжелой стали и используйте сверлильный станок или фрезу для материала толщиной >3 мм.

Помните, что твердосплавные ступенчатые сверла предлагают нулевая пластическая деформация перед разрушением . В отличие от HSS, который гнется, твердый сплав ломается при перегрузке. Всегда следите за измерителем нагрузки шпинделя; если нагрузка резко возрастает во время подъема, немедленно отведите и очистите чипы.