Keramické vložky jsou vynikajícími nástroji pro dosažení zrcadlově hladkého povrchu při soustružnických operacích. Nejprve si definujme, co to jsou cermetové (keramicko-kovové kompozitní) materiály.

Doslova označuje kombinaci kovových a keramických materiálů. ASTM jej definuje jako heterogenní kompozitní materiál tvořený kovem či slitinou a jednou nebo více keramickými fázemi, přičemž keramická fáze tvoří přibližně 15 % až 85 % celkového objemu.

Vyrábějí se smícháním prášků kovových karbidů (např. WC, TiC atd.) se spojivem (např. Co, Ni atd.), následovaným lisováním pod tlakem a sinterováním.

I. Charakteristika cermetů

1. Vysoká tvrdost: Cermetové materiály na bázi titaničitého karbonitridu (TiCN) mají vyšší tvrdost než cementované karbidy na bázi wolframového karbidu (WC). Proto jsou obecně vhodné pro obrábění materiálů jako je litina, tvárná litina, duktilní litina, uhlíková ocel, legovaná ocel a titanové slitiny.

2. Vynikající odolnost proti opotřebení a proti kráterovému opotřebení: Při rychlém řezání ocelí vykazují velmi nízké míry opotřebení.

3. Vysoká tepelná odolnost: Řezné nástroje vyrobené z těchto materiálů mohou pracovat při teplotách mezi 1100 °C a 1300 °C. Podporují řezné rychlosti srovnatelné nebo dokonce vyšší než u karbidů na bázi WC, dosahující 200–400 m/min.

4. Vysoká odolnost proti oxidaci: Oxidace TiC vytváří TiO2, který působí jako mazivo; proto je úroveň oxidace cermetů na bázi Ti(C,N) přibližně o 10 % nižší než u cementovaných karbidů na bázi WC.

5. Dobrá chemická stabilita: Při řezání tvoří cermetové nástroje na bázi TiCN na rozhraní nástroj–obrobek tenké vrstvy Mo2O3, molibdátu nikelnatého a TiO2. I při teplotách 700–900 °C je adheze minimální a vznik budované hrany (BUE) je nepravděpodobný. To pomáhá zlepšit kvalitu povrchu obrobku a umožňuje dosažení zrcadlově hladkého povrchu.

Tato vlastnost je velmi vhodná pro suché obrábění, což pomáhá snížit výrobní náklady.

2. Výběr vhodných cermetových vložek

Typické kermetové materiály

Při formulaci obráběcích procesů je důležité správně vybrat mezi cementovanými karbidovými vložkami a cermetovými vložkami.

Na rozdíl od pokovených cementovaných karbidů není cermet vhodný pro hrubé obrábění. Při vytváření velkých třísek dochází k výrazným kolísáním střihového působení a odporu proti řezání; tento nepřetržitý náraz může vést k rozměrovým nepřesnostem a v konečném důsledku i k zlomení nástroje.

Navíc, při operacích s velkými hloubkami řezu způsobuje náraz velkých cívků třísky na bok nástroje zhoršení opotřebení výřezy, čímž dochází k poškození cermetového nástroje. Takto silné opotřebení výřezů je obzvláště pravděpodobné při obrábění materiálů obtížně řezatelných (například žáruvzdorných slitin na bázi niklu, železa a kobaltu).

Proto jsou cermetové nástroje obecně nevhodné pro obrábění obtížně řezatelných materiálů. Z tohoto důvodu jsou pro hrubé obrábění i pro obrábění obtížně řezatelných materiálů lepší volbou nástroje z povlakované cementované karbidové oceli než cermetové nástroje.

Na výše uvedeném grafu jsou porovnány životnost nástrojů a objem odstraněného materiálu u cementované karbidové oceli, povlakované cementované karbidové oceli a cermetu při soustružení uhlíkové oceli. Je zřejmé, že vysokorychlostní obrábění nabízí vyšší nákladovou efektivitu díky většímu objemu odstraněného materiálu. Stejně jako nástroje z cementované karbidové oceli s CVD povlakem jsou i cermetové nástroje velmi nákladově efektivním řešením pro vysokorychlostní obrábění.

Příklady nástrojových stupňů

Mezi běžné příklady patří TP1020 a TP1030 společnosti Seco; CT5015 a GC1525 společnosti Sandvik Coromant; KT5020 společnosti Kennametal; a IC20N a IC520N společnosti Iscar.

Pamatujete si, kterým značkám přísluší následující tvrdosti — NX2525, NX3035, NS730, GT720, TN60, CT3000, CN1000, TT9080, TC430 a PV3010 — a používali jste je někdy?