De complete gids over hoe hardmetalen frezen worden gemaakt

1. Selectie van grondstoffen

Het “carbide” in hardmetalen vingerfrezen is eigenlijk een gecementeerd carbide, gemaakt van deeltjes van wolfraamcarbide (WC) die bij elkaar worden gehouden door een metaalbindmiddel, meestal kobalt (Co).

Wolfraamcarbide: Extreem hard (9 op de schaal van Mohs, ~2600 HV Vickers-hardheid). Biedt slijtvastheid.

Kobalt: Taaie, taaie bindmiddelfase die schokken absorbeert en broosheid voorkomt.

Waarom compositie belangrijk is:

Meer kobalt → harder maar iets zachter gereedschap (goed voor onderbroken sneden).

Minder kobalt → harder maar brosser (goed voor continu snijden in stijve opstellingen).

De korrelgrootte van WC beïnvloedt de scherpte van de randen en de slijtvastheid:

Ultrafijn (0,2–0,5 μm) voor hoge hardheid, scherpe randen.

Grovere korrels (>1 μm) voor slagvastheid.

2. Poedermengen en conditioneren

Wolfraamcarbidepoeder, kobaltpoeder en kleine hoeveelheden andere carbiden (tantaal, titanium, niobiumcarbiden) worden op gewicht gemeten.

Een kogelmolen of attritormolen mengt ze in ethanol of water met een was/paraffinebindmiddel om een ​​homogene slurry te maken.

Doel: Zorg voor een uniforme verdeling van kobalt, voorkom agglomeratie en bedek elke WC-korrel met bindmiddel voor sterke sinterbindingen.

3. Sproeidrogen

De slurry wordt naar een sproeidroger geleid, die bolvormige poederagglomeraten produceert.

Deze agglomeraten vloeien als fijn zand – essentieel voor een uniforme persing.

Het vochtgehalte wordt streng gecontroleerd; te droog → scheuren; te nat → slechte persing.

4. Druk op de groene blanco

Twee hoofdmethoden:

Uniaxiaal matrijspersen → goed voor onbewerkte delen met rechte schacht.

Extrusiepersen → maakt het mogelijk lange staven of staven met interne koelkanalen te creëren.

Het resulterende deel wordt een groene compact genoemd: zwak en broos, maar met de ruwe afmetingen van de uiteindelijke staaf.

De persrichting en drukuniformiteit hebben rechtstreeks invloed op de dichtheidsverdeling, wat later invloed heeft op de gereedschapssterkte.

5. Voorsinteren (ontbinden)

De groene compact wordt verwarmd in een oven op lage temperatuur (~600–800 °C) om het was-/paraffinebindmiddel te verwijderen zonder oxidatie of vervorming te veroorzaken.

Hierdoor blijven alleen metaalpoeders achter, losjes bij elkaar gehouden.

6. Sinteren (sinteren in vloeibare fase)

Belangrijkste verdichtingsstap: verhitten tot 1400–1500 °C in een vacuüm- of waterstofatmosfeer.

Het kobalt smelt (vloeibare fase) en stroomt tussen de WC-korrels, waardoor ze door capillaire werking samen worden getrokken.

Het onderdeel krimpt lineair met ~18–22%, waardoor een theoretische dichtheid van 99% wordt bereikt.

Resultaat:
Een volledig dichte, extreem harde staaf zonder porositeit, klaar om te slijpen.

7. Voorbereiding van de hengel

Hardmetalen staven worden op lengte gesneden met behulp van een diamantzaag of draadvonken.

De uiteinden kunnen worden afgeschuind om afbrokkelen tijdens het hanteren te voorkomen.

Voor combinatiegereedschappen (hardmetalen snijkop met stalen schacht) wordt in dit stadium gesoldeerd.

8. CNC-slijpen van geometrie

Fluit slijpen

Uitgevoerd op 5-assige CNC-gereedschapslijpmachines met behulp van diamantslijpschijven.

Machines houden toleranties binnen een paar micron.

Parameters zijn onder meer:

Aantal fluiten (2, 3, 4 of meer)

Spiraalhoek (lage spiraal voor sterkte, hoge spiraal voor snellere spaanafvoer)

Kerndikte (beïnvloedt de stijfheid en spaanruimte)

Einde geometrie slijpen

De gereedschapspunt heeft een vorm: plat, bolvormige neus, hoekradius of speciale vorm.

Secundaire ontlastingshoeken en hellingshoeken zijn geslepen om de snijprestaties te optimaliseren.

Voor gereedschappen met hoge precisie wordt randvoorbereiding (slijpen) toegepast om de scherpte versus de weerstand tegen afbrokkelen te controleren.

9. Optioneel: boren van gaten in de koelvloeistof

Als de vingerfrees is ontworpen met interne koelkanalen, worden deze gecreëerd tijdens staafextrusie of door EDM-boren na het sinteren.

EDM (Electrical Discharge Machining) kan kleine, nauwkeurige gaten produceren zonder het hardmetaal te beschadigen.

10. Coating (PVD/CVD)

Doel: Verlengt de standtijd van het gereedschap, vermindert wrijving, is bestand tegen hitte.

Veel voorkomende coatings:

TiAlN / AlTiN: weerstand tegen oxidatie bij hoge temperaturen.

DLC (Diamond-Like Carbon): Lage wrijving, uitstekend geschikt voor non-ferrobewerking.

Nanocomposietcoatings: Extreem fijne structuur voor extreme slijtvastheid.

Procesen:

PVD (Physical Vapour Deposition): Lagere temperatuur (~450–600 °C), behoudt scherpe randen.

CVD (Chemical Vapour Deposition): Hogere temperatuur (~900–1050 °C), dikkere coating, naslijpen kan nodig zijn.

11. Eindinspectie

Lasermicrometers meten de diameter, concentriciteit en slingering.

Optische comparatoren controleren de vorm van de fluit.

De hechting van de coating en de oppervlakteruwheid worden getest.

Hoogwaardige freesmachines zijn dynamisch uitgebalanceerd voor hogesnelheidsspindels.

12. Verpakking

Elk gereedschap wordt ultrasoon gereinigd om slijp- en coatingresten te verwijderen.

Verpakt in individuele plastic kokers om chippen tijdens transport te voorkomen.

Overzichtstabel: