Vonfram (W) là nguyên tố cốt lõi quyết định đến "độ cứng nóng" (khả năng giữ độ cứng ở nhiệt độ cao) và khả năng chống mài mòn của các dụng cụ cắt gọt. Tỉ trọng thành phần vonfram thay đổi rất lớn tùy thuộc vào loại vật liệu dụng cụ, cụ thể được phân tích qua hai nhóm chính sau:
1. Trong Hợp kim cứng (Carbide / Cemented Carbide)
Hợp kim cứng là vật liệu phổ biến nhất dùng làm các dụng cụ cắt gọt kim loại trên máy phay, tiện CNC hiện nay.
- Tỉ trọng hạt Cacbua Vonfram (WC): Chiếm từ 75% đến 97% tổng trọng lượng của mảnh dao. Phần còn lại là chất liên kết Coban (Co) từ 3% đến 25% và một số phụ gia như Titan hay Tantalum.
- Tỉ trọng nguyên tố Vonfram (W) tinh khiết: Vì trong phân tử WC, vonfram chiếm khoảng 93.9% khối lượng, nên tính tổng thể, nguyên tố vonfram tinh khiết chiếm khoảng 70% đến 91% tổng trọng lượng của dụng cụ cắt hợp kim cứng.
- Xu hướng phân bổ theo mục đích sử dụng:
- Gia công tinh (Yêu cầu độ cứng tối đa): Hàm lượng WC cao (92% – 96%), Coban thấp.
- Gia công thô/Va đập mạnh (Yêu cầu độ dẻo dai): Hàm lượng WC giảm xuống (85% – 90%) để tăng tỉ lệ chất liên kết Coban lên giúp dao chịu lực tốt hơn, tránh sứt mẻ.
2. Trong Thép gió (High Speed Steel - HSS)
Thép gió là thép hợp kim cao dùng làm mũi khoan, mũi taro, dao phay ngón phổ biến. Hàm lượng vonfram được chia làm hai nhóm tiêu chuẩn theo cấu trúc vật liệu:
- Thép gió hệ Vonfram (T-Series): Tiêu biểu là mác thép 18-4-1 (T1).
- Tỉ trọng Vonfram chiếm đến 18% tổng trọng lượng.
- Hàm lượng cao giúp dụng cụ giữ được độ bén ở nhiệt độ đỏ (lên tới 600°C) nhưng chi phí vật liệu đắt đỏ.
- Thép gió hệ Molypden (M-Series): Tiêu biểu là mác thép M2 (loại thép gió được dùng phổ biến nhất hiện nay).
- Tỉ trọng Vonfram giảm xuống chỉ còn khoảng 5.5% đến 6.5%.
- Vonfram được thay thế một phần bằng Molypden (~5%) để giảm giá thành sản xuất mà vẫn giữ được độ dẻo dai và khả năng chống mài mòn tốt.
Tổng hợp tỉ trọng Vonfram theo ứng dụng
| Loại vật liệu dụng cụ | Tỉ trọng thành phần Vonfram (W) | Đặc tính ưu việt đem lại | Ứng dụng gia công |
|---|---|---|---|
| Hợp kim cứng (Carbide) | 70% – 91% | Chịu nhiệt tới 1000°C, siêu cứng | Cắt tốc độ cao trên máy CNC, cắt thép cứng, inox |
| Thép gió hệ T (T-Series) | 12% – 20% (Phổ biến là 18%) | Giữ lưỡi cắt ổn định ở nhiệt độ cao | Các dụng cụ cắt định hình phức tạp |
| Thép gió hệ M (M-Series) | 5% – 6.5% | Độ dẻo dai cao, chống va đập tốt, giá thành hợp lý | Mũi khoan thông thường, taro ren |
**Tác động của tỉ trọng Vonfram đến hiệu suất cắt
- Khi tăng tỉ trọng Vonfram: Tạo ra nhiều pha cacbua cứng, giúp dụng cụ chịu được ma sát cực lớn, không bị biến dạng hay cùn đi khi cắt nhanh. Tuy nhiên, vật liệu sẽ trở nên giòn hơn và nhạy cảm với các va đập cơ học.
- Khi giảm tỉ trọng Vonfram: Dụng cụ cắt tăng thêm độ đàn hồi, chịu được tải trọng va đập liên tục (như khi phay gián đoạn) nhưng sẽ phải giảm tốc độ cắt để tránh làm cháy hoặc mòn nhanh lưỡi cắt.
Hãng OSG nghiêng cứu và chế tạo nhiều loại thép gió và hợp kim như HSS, HSS-Co, CPM, XPM, Carbide, Cermet, CBN, PCD, MCD...) kết hợp các loại lớp phủ, ứng dụng gia công đa dạng trên từng nhóm vật liệu với năng suất gia công tối ưu.
Thép gió và hợp kim kết hợp các loại lớp phủ bề mặt, tăng độ bền, mài mòn, giảm nhiệt phát sinh trong quá trình gia công
Sự kết hợp trên tạo nên mũi dao (phay, khoan, taro, mảnh cắt...) gia công đa dạng trên từng nhóm vật liệu với năng suất tối ưu.
