Työkalumateriaaleja

Työkalumateriaaleja tarkoittaa materiaaleja, joita käytetään teollisuus- ja valmistustyökalujen valmistukseen sekä niiden kuluvien osien rakentamiseen. Työkalumateriaalin valinta vaikuttaa suorituskykyyn, kuten terävyyyteen, kulutuskestävyyteen, lämpötilakestävyyteen sekä kemialliseen vakauteen. Työkalumateriaalin on kestettävä sekä mekaanista kuormitusta että leikkausrasitusta sekä työkalun työpinnan lämpötiloja.

Yleisimmät työkalumateriaaliluokat

Kovametallit (cemented carbide) muodostuvat kidekivestä (yleensä WC) ja sideaineesta, yleensä koboltista. Ne yhdistävät kovuutta ja kulutuskestävyyttä, ja ovat erityisen yleisiä leikkaavissa työkaluissa. Korkean nopeuden teräkset (HSS) ovat joustavia ja kestävät isompia iskuihin sekä vaihtelevissa lämpötiloissa, mutta niiden kovuus ja kulutuskestävyys ovat pienemmät kuin kovametalleilla. Keraamiset työkalumateriaalit, kuten alumiinioksidi- tai muut keramiset, tarjoavat erittäin suurta kovuutta ja kuumuuskestävyyttä, mutta matkaa sitkeyttä voi olla rajoittava tekijä. Lisäksi käytetään polykrystalline diamond -timantti (PCD) ja cubic boron nitride (CBN) -materiaaleja erityisesti kovia ja lämpöä kestävää leikkausta varten.

Pinnoitteet

PVD- ja CVD-pinnoitteet, kuten TiN, TiAlN ja AlTiN, parantavat kulutuskestävyyttä, vähentävät kitskannen muodostumista ja parantavat kuumuuden sietokykyä. Pinnoitteet voivat olla yhdistettyinä perusmateriaaliin (esimerkiksi HSS tai kovametallit) ja laajentaa työkalujen käyttöikää sekä mahdollistaa korkeammat leikkuulämpötilat.

Valintaperusteet

Työkalumateriaalin valintaan vaikuttavat työskentelyaine, leikkuunopeus, syöttö, syvyys, jäähdytys sekä kokonaiskustannukset. Yleensä kovametallit ja karbidit soveltuvat hyvin koville ja kuluttaville työaineille, HSS kevyempiin ja kemiallisesti haastaviin tilanteisiin, ja keraamit sekä PCD/CBN käytetään tilanteissa, joissa tarvitaan erittäin suurta kovuutta ja lämpökestävyyttä.