鋳鉄と焼結合金はコスト効率、高温と高圧への耐性、耐摩耗性といった特性から、自動車部品に適しています。但し鋳鉄と焼結合金はその加工に難しい場合があります。
MEGA Tech はこの鋳鉄と焼結合金に対処するために設計された住友電工ハードメタルの切削ソリューションを調査し同社の新しい CBN 工具が市場の他のツールと異なる理由を説明します。
「主要産業向けの鋳鉄と焼結合金」
鋳鉄の用途はエンジニアリングの世界、特に自動車で一般的です。エンジン ブロック、シリ ンダー ヘッド、キャリパー ブレーキ、クランク シャフトなどの重要な自動車部品は鋳鉄製で 特に引張強度が 20,000 ～ 25,000 psi のねずみ鋳鉄が使用されています。建設業界では柱、梁、 その他の耐荷重部品に鋳鉄が使用されています。機械業界ではギア、エンジン ブロックなど、高い応力と摩耗を受ける部品に鋳鉄を使用しています。
「なぜ鋳鉄と焼結合金の加工は難しいのか?」
鋳鉄は鉄と炭素の合金の一種で含有量は約 2 ～ 4 %、シリコン含有量は約 1 ～ 3 % 。鋳鉄の利点には硬度、靭性、延性、弾性、可鍛性、引張強度、疲労強度が挙げられます。マンガンやクロムなどの合金元素を塗布すると鋳鉄は摩耗、擦り切れ、酸化に対する耐性を大幅に向上させることができる。鋳鉄にはねずみ鋳鉄、白鋳鉄、可鍛性鋳鉄、ダクタイル鋳鉄などがあります。鋳鉄の加工は幾つかの理由で困難になる事があります。鋳鉄の加工時に発生する主な問題はその研磨性による過度の工具摩耗だ。鋳鉄のチップにはグラファイト片が含まれておりこれが微細な研磨剤のように作用し適切に管理しないと切削工具に急速な摩耗をもたらす。もう一つの懸念は脆い材料によって引き起こされるチップ形成の問題です。鋳鉄の脆い性質により予期しない切りくず形成が発生し工具の損傷や表面仕上げ不良の原因となる可能性があります。そして3 つ目の懸念はオペレーターや機械に害を及ぼす可能性のある細かい粉塵の発生です。鋳鉄の加工で発生した粉塵は機械のボールねじに入り込み時間が経つと粉塵によってグリースが劣化し機械に害を及ぼす可能性があります。そのため鋳鉄の加工では定期的なメンテナンスを行い冷却剤を清潔に保つ事が重要です。オペレーターの健康問題を最小限に抑えるには効果的な集塵システムをお勧めします。
[成功を保証する適切なツール]
鋳鉄や焼結合金などの硬質金属を加工するにはワークピースの材質の特性と加工技術を十分に理解する必要があります。例えば旋削およびに面取り加工では過度の振動や熱による工具の早期摩耗を避けるために適切な切削速度と送り速度を調整することが重要です。フライス加工では切削力を最小限に抑えて表面仕上げを向上させるためには最適な切削角度のカッターを選択しなくてはなりません。表面の凹凸を最小限に抑えるには切削速度と送りを下げインサートのノーズ半径を大きくする必要があります。とは言え成功の鍵は適切なツールを選択する事です。
「鋳鉄、焼結合金加工の新しい CBN 焼結体」
住友は鋳鉄や焼結合金の高能率加工用CBN材種「スミボロン BN7125」を開発し既存のBN7115よりも適用範囲を広げることを目指しています。スミボロンはダイヤモンドに次ぐ硬度を持つCBN焼結体を特殊バインダーによるCBN粒子/バインダー界面強度の向上と独自の焼結プロセスによるCBN粒子とバインダー間の結合強度の向上により焼結したCBN材種で優れた耐欠損性を実現します。この切削工具は自動車部品に使用される焼入れ鋼の高速・高能率加工で安定した性能を発揮すると同時に優れた耐摩耗性と耐欠損性をバランスよく備えた汎用材種でHSS、耐熱合金などの特殊合金の加工にも対応しています。
「切削性能」
鋳鉄フライス加工ではBN7125が評価段階で大変優れた性能を発揮しました。ワーク材質 FC250 (パーライト)、工具 : FMU408R、インサート :SNEW1203ADTR、切削条件 vc = 1,500m/min、fz = 0.13mm/t、ap = 0.3 mm のウェット加工でBN7125 は 5,000 以上の切りくず排出率 (cm³) で破損がなく従来の CBN はこの条件下がすでに損傷して使用不能となっていたが、BN7125は中断された切削でも同様の結果が得られBN7125 は引き続き高い性能発揮しました。これに対し、競合他社のCBN 素材では破損が見つかり作業の不継続を余儀なくされました。BN7125 には標準の刃先処理に加え、バリ制御用の LF、表面粗さ重視の LE、破損制御用の HS の 4 つの刃先処理タイプが用意されており、用途に応じて選択可能であります。
「適用範囲例」
BN7125 はねずみ鋳鉄シリンダーブロックの切削に使用され、その結果熱損傷による割れを抑制でき他の工具に比べてほぼ 2 倍の耐熱損傷性を発揮することが確認されました。BN7125 は競合他社のCBN に比べて優れた耐欠損性も示し競合製品の 約2 倍の工具寿命を達成しました。さらに、焼結鉄合金 F-08C2 キャリアで作られた部品の加工に BN7125 を使用した場合にも同様の結果が得られ競合他社の工具よりも 1.5 ～ 2倍の工具寿命を達成しております。
Article by: MEGATech & Sumipol Corporation Limited << Click here