โครงสร้างของเม็ดมีดมีผลอย่างยิ่งต่อกระบวนการกลึงเหล็กกล้า
โครงสร้างของเม็ดมีดมีผลอย่างยิ่งต่อกระบวนการกลึงเหล็กกล้า
~ เม็ดมีดรุ่นใหม่ GC4415 และ GC4425 ให้ประสิทธิภาพที่เชื่อถือได้และความต้านทานการสึกหรอที่เหนือกว่า ~
กลยุทธ์ในสงครามโรมันโบราณกับเม็ดมีดสำหรับงานกลึงเหล็กกล้า ISO P ของ Sandvik Coromant มีสิ่งใดที่เหมือนกัน และสิ่งนั้นจะช่วยเพิ่มผลผลิตให้กับโรงงานของคุณได้อย่างไร โดย Rolf Olofsson ผู้จัดการฝ่ายผลิตภัณฑ์ของ Sandvik Coromant ผู้นำระดับโลกด้านการตัดเฉือนโลหะ จะมาสำรวจว่าชั้นเคลือบและวัสดุเม็ดมีดเกรดคาร์ไบด์สามารถสร้างความแตกต่างให้กับประสิทธิภาพและความสามารถในการผลิตของกระบวนการกลึงเหล็กกล้าได้มากเพียงใด
สิ่งหนึ่งที่หลายคนเข้าใจผิดเกี่ยวกับอุตสาหกรรมโลหการคือความคิดที่ว่าการตัดเฉือนเหล็กกล้าเป็นสิ่งที่ง่ายดาย แต่ช่างเครื่องผู้มากประสบการณ์ทราบดีว่าเหล็กกล้า ISO P ไม่ได้เป็นเช่นนั้น สิ่งแรกในบรรดาข้อกังขาที่มีอยู่มากมายคือความหลากหลายของวัสดุในกลุ่ม ISO P ซึ่งครอบคลุมตั้งแต่เหล็กกล้าคาร์บอนต่ำที่มีความเหนียวไปจนถึงชนิดที่มีอัลลอยสูง
ประการที่สองคือการที่ความแข็งของเหล็กกล้าชนิดต่างๆ มีความแตกต่างกันอย่างชัดเจนตั้งแต่ปลายด้านหนึ่งของสเปกตรัมจนถึงอีกด้านหนึ่ง รูปแบบการใช้งานตลอดจนสภาวะในการตัดเฉือนจึงมีความแตกต่างกันไปในโรงงานแต่ละแห่ง
ทั้งนี้จะเห็นได้ว่าการกลึงเหล็กกล้านั้นมีความท้าทายอย่างมาก และเมื่อพิจารณาตัวแปรทั้งหมดแล้ว ภาระในการคัดเลือกเกรดให้เหมาะสมกับคุณสมบัติอันหลากหลายที่มีในเหล็กกล้า ISO P ก็ยิ่งมีความท้าทายยิ่งขึ้น
เกรดที่ตอบทุกโจทย์
ไม่ว่าจะเป็นเกรดใดก็ตาม ความต้านทานต่อการแตกหักถือเป็นสิ่งมีความสำคัญสูงสุด เช่นเดียวกับคมตัดที่สามารถให้ความแข็งที่จำเป็นต่อการต้านทานการเสียรูปถาวรเนื่องจากอุณหภูมิร้อนจัดในบริเวณการตัดได้
นอกจากนี้ เกรดดังกล่าวยังจะต้องมีการเคลือบผิวที่สามารถป้องกันการสึกหรอด้านหน้า การสึกหรอเป็นหลุมด้านบน และการสะสมของเศษวัสดุที่คมตัดได้ด้วย สิ่งสำคัญก็คือชั้นเคลือบดังกล่าวจะต้องติดแน่นกับเนื้อวัสดุ มิฉะนั้นเนื้อวัสดุจะเปิดออกและส่งผลให้เกิดความเสียหายได้อย่างรวดเร็ว
เพื่อตอบสนองความต้องการทั้งหลายเหล่านี้ การทำความเข้าใจโครงสร้างของเกรดงานกลึงเหล็กกล้าจึงมีความจำเป็นอย่างยิ่งต่อการตัดสินใจที่ถูกต้องในการเลือกใช้งาน
โครงสร้างของเม็ดมีดคาร์ไบด์
เกรดคาร์ไบด์ทุกแบบประกอบด้วยแกนซีเมนเต็ดคาร์ไบด์หรือที่เรียกว่าเนื้อวัสดุ โดยเนื้อวัสดุจะเป็นตัวกำหนดความเหนียวและความแข็งแรงของเกรดนั้นๆ รวมถึงส่งผลต่อความต้านทานต่อการเสียรูปถาวรด้วย
เนื้อวัสดุซีเมนเต็ดคาร์ไบด์โดยทั่วไปจะห่อหุ้มด้วยชั้นเคลือบ 2-3 ชั้น เช่น ไทเทเนียมคาร์โบไนไตรด์ (TiCN), อลูมินา (Al2O3), ไทเทเนียมบไนไตรด์ (TiN) ซึ่งจะทำให้เม็ดมีดมีความเหนียวบริเวณคมตัด รวมถึงให้คุณสมบัติด้านการยึดเกาะและความต้านทานการสึกหรอที่ดี ซึ่งสูตรดังกล่าวให้ความต้านทานต่อการสึกหรอประเภทต่างๆ ได้อย่างยอดเยี่ยม ไม่ว่าจะเป็นการสึกหรอด้านหน้า การสึกหรอเป็นหลุมด้านบน และการสะสมของเศษวัสดุที่คมตัด รวมถึงให้คุณสมบัติด้านการยึดเกาะของเนื้อวัสดุและการยืดอายุการใช้งานของเครื่องมือ ทั้งหมดนี้เป็นข้อมูลที่ได้มาจากกล้องจุลทรรศน์และถูกนำมาใช้ในการออกแบบชั้นเคลือบในที่สุด
กำแพงโล่โรมัน
ในการเคลือบอลูมินาแบบทั่วไป ผลึกจะมีทิศทางการเติบโตที่ไม่แน่นอน ดังที่แสดงไว้ในรูปที่ 1a หากเราสามารถควบคุมการเติบโตในชั้นเคลือบเพื่อให้ผลึกทั้งหมดมีการจัดเรียงตัวในทิศทางเดียวได้ดังที่แสดงไว้เป็นสีเหลืองในรูปที่ 1b จะส่งผลให้มีความต้านทานการสึกหรอที่ยอดเยี่ยม
เพื่อช่วยในการทำความเข้าใจพลังของการจัดเรียงตัวของผลึก เราจะยกตัวอย่างจากประวัติศาสตร์โรมัน เมื่อกองทหารโรมันโบราณโอบล้อมข้าศึก บ่อยครั้งที่จะมีการสร้างกำแพงโล่หรือการจัดทัพแบบ Testudo ซึ่งเป็นรูปแบบการจัดทัพที่มีการจัดโล่ทุกใบให้จัดเรียงแนวกันอย่างแน่นหนาโดยหลีกเลี่ยงไม่ให้มีช่องว่างใดๆ ที่อาจถูกโจมตีได้ กำแพงโล่นี้คือสิ่งที่ช่วยให้กองทัพโรมันสามารถต้านทานการรุกรานที่เข้ามาใกล้และพร้อมกับเดินหน้าต่อไปได้
การจัดเรียงตัวของผลึกบนชั้นเคลือบก็มีการทำงานในรูปแบบที่คล้ายกัน นั่นคือผลึกที่อัดตัวกันอย่างแน่นหนาในทิศทางเดียวจะทำหน้าที่เป็นโล่ที่ช่วยต้านทานสภาวะที่ยากลำบากในพื้นที่การตัดได้ดียิ่งขึ้น
ผลึกทิศทางเดียว
ผู้เชี่ยวชาญจากทีมวิจัยและพัฒนาของ Sandvik Coromant ได้พบวิธีควบคุมการเติบโตของผลึกในการเคลือบอลูมินา ซึ่งช่วยให้ผลึกทั้งหมดมีการจัดเรียงตัวในทิศทางเดียว โดยด้านที่มีความแข็งแรงมากที่สุดจะหันขึ้นทางด้านบน เทคโนโลยีที่จดสิทธิบัตรแล้วภายใต้ชื่อเรียกที่ว่า “การเคลือบ Inveio®” เป็นเทคโนโลยีอันทันสมัยที่ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพด้านความต้านทานการสึกหรอและยืดอายุการใช้งานของเม็ดมีด
ผลึกที่มีการเรียงตัวอัดแน่นและหันไปในทิศทางเดียวกันจะสร้างให้เกิดชั้นป้องกันที่แข็งแกร่งที่บริเวณการตัดและหักเศษ ช่วยให้เกรดที่มีการใช้ Inveio® สามารถปรับปรุงความต้านทานการสึกหรอที่เป็นหลุมด้านบนและการสึกหรอด้านหน้าได้เป็นอย่างมาก ผลดีอีกประการคือสามารถนำความร้อนออกจากบริเวณการตัดได้อย่างรวดเร็ว ทำให้คมตัดมีรูปทรงคงเดิมได้นานขึ้นในระหว่างการตัดเฉือน โดยรวมแล้ว เทคโนโลยีนี้ช่วยให้เครื่องมือมีอายุการใช้งานยาวนานและสามารถคาดการณ์การสึกหรอล่วงหน้าได้อย่างเห็นผล
การเปิดตัวเทคโนโลยี Inveio® รุ่นที่สองในเกรด GC4415 และ GC4425 สำหรับงานกลึงเหล็กกล้ารุ่นล่าสุดจาก Sandvik Coromant ทำให้การพัฒนาชั้นเคลือบผิวที่มีการเรียงตัวของผลึกไปในทิศทางเดียวกันมีความก้าวหน้าเพิ่มมากขึ้น จะเห็นได้ว่าการเรียงตัวของผลึกที่ดีขึ้นนั้นทำให้ได้ประสิทธิภาพการทำงานที่สม่ำเสมอยิ่งขึ้น ทั้งยังสามารถปรับปรุงคุณสมบัติด้านความต้านทานการสึกหรออย่างเห็นได้ชัด
งานกลึงกระแทก
หลังจากที่ได้กล่าวถึงสิ่งที่ควรพิจารณาสองอย่างแรกในการเลือกเกรดเม็ดมีด อันได้แก่ชั้นวัสดุและการเคลือบไปแล้ว ต่อไปเราจะมาดูสิ่งที่สามกันแบบคร่าวๆ นั่นคือประสิทธิภาพระหว่างการทำงานกลึงกระแทก ซึ่งเป็นข้อกำหนดที่มีความสำคัญเนื่องจากจะช่วยให้สามารถลดการชำรุดหรือแตกหักกะทันหันได้
สิ่งที่เรามองหาคือเม็ดมีดที่ผ่านกระบวนการอบชุบ ซึ่งเป็นกระบวนการที่มีการระดมยิงอนุภาคเซรามิกที่มีความคมและละเอียดมากลงบนชั้นเคลือบเม็ดมีด เปรียบเสมือนการใช้ค้อนทุบลงบนชั้นเคลือบเพื่อทำให้ชั้นเคลือบมีความแข็งแกร่งและแข็งแรงยิ่งขึ้น ซึ่งเม็ดมีดที่ผ่านกระบวนการอบชุมอย่างมีประสิทธิภาพจะสามารถทำงานได้ดียิ่งขึ้นขณะทำงานกลึงกระแทก
GC4415 และ GC4425 เกรดใหม่
เมื่อเร็วๆ นี้ Sandvik Coromant ได้เปิดตัวเกรดเม็ดมีดสำหรับงานกลึงเหล็กกล้า ISO P สองเกรดใหม่ ได้แก่ เกรด GC4415 และ GC4425 ซึ่งเหมาะสำหรับผู้ผลิตที่มีการผลิตปริมาณมากและการผลิตแบบกลุ่ม
ด้วยเนื้อวัสดุแบบใหม่ที่แกนกลางและเสริมความแข็งแรงด้วยเทคโนโลยี Inveio® ทำให้เม็ดมีดทั้งสองเกรดมีประสิทธิภาพที่เชื่อถือได้และให้ความต้านทานการสึกหรอที่เหนือกว่า นอกจากนี้ กระบวนการอบชุบแบบใหม่ของเกรดดังกล่าวยังช่วยเพิ่มประสิทธิภาพให้กับงานกลึงกระแทก ลดการชำรุดหรือแตกหักกะทันหัน และทำให้เม็ดมีดทั้งสองเกรดมีประสิทธิภาพที่เหนือกว่าเมื่อนำไปใช้งานในหลากหลายรูปแบบ
ลูกค้าสามารถใช้ความเร็วตัด (vc) ที่สูงขึ้นและอัตราป้อน (fn) แบบทวีคูณได้เมื่อใช้เกรดดังกล่าว กรณีตัวอย่างที่ชัดเจนคือผู้ผลิตในอุตสาหกรรมด้านวิศวกรรมทั่วไปรายหนึ่งซึ่งได้นำชิ้นงานเหล็กกล้า 4140 ที่ผ่านการอบชุบแล้วมาทำการกลึงนอกแบบหยาบจากหลายทิศทางโดยใช้เม็ดมีด GC4425 ซึ่งเมื่อเปรียบเทียบกับการใช้เม็ดมีด ISO ของคู่แข่งในกระบวนการเดียวกันพบว่า ลูกค้ารายดังกล่าวสามารถเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตได้ถึง 100% และลดรอบระยะเวลาในการผลิตลงได้ถึง 50% รวมถึงลดต้นทุนลงได้มากถึง 30%
การตัดเฉือนเหล็กกล้าในกลุ่มวัสดุ ISO P ถือเป็นเรื่องยาก ซึ่งการคำนึงถึงข้อควรพิจารณาบางประการในการเลือกเกรด เช่น ความเหนียวของเนื้อวัสดุและความก้าวหน้าใหม่ๆ ทางเทคโนโลยีในสาขาวิทยาศาสตร์วัสดุและเทคโนโลยีระบบเครื่องมือ คือสิ่งที่สร้างความแตกต่างอยางมากในการได้มาซึ่งความมีประสิทธิภาพของงานกลึงเหล็กกล้าและประสิทธิภาพการผลิตโดยรวมของโรงงาน
