炭化タングステンの切削加工における課題：困難さとHITがそれらを解決する方法

2024年02月16日

炭化タングステンについて

炭化タングステン（タングステンカーバイド）は、タングステンと炭素の合金であり、セメントドカーバイドとも呼ばれます。これは金属のような物質であり、鋼よりも約2〜3倍剛直で密度があります。炭化タングステンはしばしばハードメタルと呼ばれ、他の金属に比べて非常に高い硬度を持っています。炭化タングステンのモース硬度は約8.5〜9であり、通常の温度では酸化せず、過酷な環境でも安定した特性を保持します。

炭化タングステンの硬度と耐熱性は、高温および高速の環境で使用される切削工具や高性能の耐摩耗部品の理想的な材料となっています。その優れた硬度と耐摩耗性により、炭化タングステンは金属加工、鉱業用耐摩耗部品、金属成形工具、ノコギリの切削先など、多くの産業セクターで幅広く利用されています。

炭化タングステン加工の仕組み

炭化タングステンの極めて高い硬度のため、旋盤、フライス、またはドリルなどの従来の加工プロセスでは加工することは不可能です。特殊なツール、例えばPCD、CNB、セラミックツールを使用すれば加工できますが、これらの切削工具は簡単に摩耗し、鋭さを失います。

一般的には、炭化タングステンはダイヤモンドツールで研削されるか、電気放電加工（EDM）で加工されます。これらの加工方法を使用しても、炭化タングステンの加工プロセスは複数の困難さと課題に直面する運命にあります。

炭化タングステン加工の困難さ

品質とツール寿命の加工課題

炭化タングステンは非常に硬く、加工が非常に難しいです。その硬さともろさのため、加工中に簡単に割れたり欠けたりしやすく、また切削工具も簡単に欠けます。一般的に、従来の加工プロセスでは加工が不可能です。特殊なツール（PCD、CNB、セラミックツールなど）を使用すれば加工できますが、これらの切削工具は簡単に鋭さを失います。

効率の加工課題

炭化タングステンの加工には、その高い密度、剛性、もろさにより、振動と切削力の制御が非常に重要です。振動と切削力が十分に制御されていないと、微細なクラックや破砕が発生しやすくなります。そのため、加工プロセスは通常非常に時間がかかり、この材料を取り扱う際に製造業者を常に悩ませています。

HIT超音波加工が炭化タングステンの切削加工にもたらすものは何ですか？

HITの超音波支援加工技術は、工具の回転に高周波振動を縦方向に重ねることで、1秒間に20,000回以上の微小振動を生成します。このメカニズムは切削力を軽減し、チップの除去プロセスを容易にします。

切削力の低減は、工具とワークピース間の摩擦を減少させるだけでなく、送り速度の増加も可能にします。これにより、ワークピースの品質と工具寿命の安定性が大幅に向上し、かなりの加工時間が節約されます。

チップの除去プロセスの容易化は、過剰なチップの量によって引き起こされる工具とワークピースの両方における摩擦を減少させます。HITの超音波高周波微振動により、チップが簡単に砕け、絡まりにくくなります。これはワークピースの品質と工具寿命の安定性に大きな利点をもたらします。

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