【漢鼎超聲波刀柄】鎢鋼加工的挑戰：如何克服鎢鋼加工難點

 關于鎢鋼材料 

圖1. 鎢鋼材料塊材示意圖

鎢鋼（Tungsten Carbide），主要由碳化鎢（WC）及鈷（Co）所構成的硬質合金。鎢鋼可說是最硬、最耐磨的金屬之一，其硬度及密度約為鋼鐵（steel）的二至三倍。鎢鋼具硬度高、耐磨、耐熱及耐腐蝕等優良性能，尤其是高硬度和耐磨性。鎢鋼的莫氏硬度約為8.5～9，且鎢鋼的材料特性使它即使處在高溫險峻的環境下，材料也不易氧化變質。

鎢鋼常用于高精度機械加工、高精度刀具材料、車床、沖擊鉆鉆頭、玻璃刀刀頭、瓷磚割刀之上，堅硬不怕退火，但質脆。鎢鋼材料的高硬度及耐熱性被廣泛應用在許多產業，例如金屬加工、金屬模具、鎢鋼模具、耐磨零件、金屬成形刀具、精密軸承、噴嘴、鋸片切割刀片、電子產業零件等。其中鎢鋼在精密機械產業應用在許多產品，最常被用作切削刀具材料；另外，高硬度、耐磨特性也讓鎢鋼經常被用來制作適用于高速高溫環境下的高性能磨耗零件。
 

如何加工鎢鋼？

由于鎢鋼具高硬度材料特性，使其難以使用傳統車床、銑床或鉆孔加工。雖然還是可以使用一些特殊刀具，包括PCD 、CBN 及陶瓷刀具，但這些切削刀具通常很快就會因為鎢鋼的高硬度而產生嚴重磨耗，失去其銳利度。


圖2. 金屬材料研磨加工過程

一般而言，會使用鉆石磨棒來進行鎢鋼的研磨加工，或是使用放電加工（EDM）的方式來加工鎢鋼材料。雖然鎢鋼可以使用上述工法來做加工，但實際上，在這些鎢鋼加工的過程中，一直以來都面臨到加工效率與工件加工質量的挑戰。
 

 鎢鋼加工難點 

鎢鋼加工：工件加工質量與刀具壽命的挑戰

鎢鋼的高硬度使其極度難以加工。具備高硬度的材料通常也帶有質脆的特性，因此鎢鋼的硬脆性使其在加工過程中，容易產生脆性斷裂、開裂。一般來說，難以使用傳統的加工手法來加工鎢鋼材料。雖然可以使用一些特殊的刀具，如PCD 、CBN 及陶瓷刀具來進行鎢鋼加工，但這些刀具很容易因為磨耗而變鈍。


圖3. 工業用鎢鋼切削刀具


 

鎢鋼加工：加工效率的挑戰

在進行鎢鋼加工時，控制好刀具的振動以及切削力是非常重要的。由于鎢鋼具有高密度及硬脆特性，若沒有控制好刀具振動及切削力，工件很容易產生細微裂痕或碎片。因此，鎢鋼加工的過程通常極為費時，充滿挑戰。
 

 漢鼎超聲波能為鎢鋼加工帶來哪些助益呢？ 

圖4. 漢鼎超聲波應用于鎢鋼加工過程


漢鼎的超聲波輔助加工技術提供刀具一個高頻率，每秒超過20,000次的縱向微振動。這樣的機制可有效降低切削力，并且幫助排屑過程更順暢。


圖5. 漢鼎超聲波加工技術帶來高頻縱向振動輔助排屑過程


超聲波高頻率振動不僅減少刀具和工件之間的摩擦力，還能有機會提升進給率。如此一來，大幅提升了工件加工質量及刀具壽命的穩定性；進給率的提高也節省了加工時間，有效提升加工效率。


圖6. 漢鼎超聲波加工技術幫助降低切削力, 帶來更穩定的刀具壽命


排屑過程變得順暢能同時減少過量的切屑在刀具和工件上產生摩擦。漢鼎超聲波輔助加工帶來的高頻率微振動，除了能更容易斷屑以降低纏屑發生的情況之外，高速振動下的快速提刀、下刀，也讓切削液更容易進入工件，達到有效的潤滑。這也為工件加工質量及刀具壽命的穩定性帶來很大的助益。

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 鎢鋼加工常見問題 

Q1  如何確定一般用來加工鎢鋼的刀具是否適用于漢鼎超聲波加工模組裝備呢？

A1  漢鼎超聲波加工模組能根據客戶端使用的刀具，自動掃描到刀具適用的頻率（標準頻率范圍20 – 32kHz）。此套裝備也可依據客戶端使用的特殊刀具，針對掃頻范圍作適當的調整。多年來，已獲得多數國內外客戶端實際的加工應用驗證，一般加工廠常用的刀具皆適用漢鼎超聲波加工模組裝備。


圖9. 漢鼎超聲波加工驅動模組


了解更多漢鼎超聲波加工模組

 

Q2  欲使用漢鼎超聲波加工模組裝備進行鎢鋼加工時，如何適當地調整進給率及超聲波振幅等加工工藝參數呢？

A2  漢鼎擁有堅強的研發與技術團隊，期望提供客戶所需服務，并幫助客戶克服加工鎢鋼時的難點。針對技術服務，其中包括提供優化后的加工工藝參數及其他相關服務，來確保客戶端在使用漢鼎超聲波輔助加工產品時，能獲得最佳的使用體驗。讓客戶了解到，這不僅是購買一項產品，更重要的是合作間知識與技術的交流。


圖10. 漢鼎超聲波加工刀柄


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