Dao tiện hợp kim là gì? Tổng quan về dao tiện hợp kim trong cơ khí

Trong lĩnh vực gia công cơ khí chính xác, dao tiện hợp kim là một trong những dụng cụ cắt gọt quan trọng và được sử dụng phổ biến hàng đầu. Với khả năng làm việc ổn định, độ bền cao và đáp ứng tốt các yêu cầu gia công khác nhau, dao tiện hợp kim đóng vai trò then chốt trong việc nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm. Nếu bạn đang tìm hiểu về loại dao này, bài viết dưới đây sẽ cung cấp cho bạn cái nhìn đầy đủ từ đặc điểm, ứng dụng cho đến cách sử dụng hiệu quả trong thực tế gia công.

Dao tiện hợp kim là gì?

Dao tiện hợp kim là loại dao cắt dùng trong gia công tiện, được chế tạo từ vật liệu hợp kim cứng thường là carbide, hợp kim gốm (ceramic), hoặc hợp kim cứng đặc biệt. Chúng có khả năng chịu mài mòn, chịu nhiệt và chịu lực cắt cao hơn nhiều so với dao thép gió thông thường. Nhờ những đặc tính này, dao tiện hợp kim được sử dụng rộng rãi trong gia công cơ khí chính xác, đặc biệt là trên máy tiện CNC và máy tiện cơ.

Dao tiện hợp kim hoạt động bằng cách bóc tách vật liệu khỏi phôi trong quá trình tiện, giúp tạo hình chi tiết theo yêu cầu như tiện mặt ngoài, tiện lỗ, tiện ren hoặc tiện cắt đứt. Với độ cứng cao và lưỡi cắt sắc bén, dao có thể gia công hiệu quả nhiều loại vật liệu khác nhau như thép carbon, thép hợp kim, inox, gang và các kim loại màu, đồng thời vẫn đảm bảo độ chính xác và chất lượng bề mặt sản phẩm.

Đặc điểm của dao tiện hợp kim:

• Độ cứng cao: Dao tiện CNC hợp kim có độ cứng vượt trội (thang Mohs từ 8-9), chỉ đứng sau kim cương.
• Khả năng chịu nhiệt: Chịu được nhiệt độ cao (trên 800°C), đặc biệt thích hợp với gia công tốc độ cao.
• Độ bền vượt trội: Được làm từ những vật liệu bền bỉ, dao tiện hợp kim có khả năng chống mài mòn tốt, kéo dài tuổi thọ dao.
• Khả năng gia công chính xác: Công cụ đảm bảo chất lượng bề mặt sản phẩm và dung sai kích thước nhỏ.
• Tính linh hoạt cao: Người vận hành có thể gia công đa dạng các loại vật liệu, từ kim loại cứng như thép hợp kim, inox đến nhựa và composite.

>> Xem thêm: Các loại dao tiện cao cấp

Phân loại dao tiện hợp kim CNC

Dao tiện hợp kim được làm từ nhiều chất liệu khác nhau, và chúng cũng được phân loại theo chất liệu:

Loại dao	Độ cứng	Chịu nhiệt	Ứng dụng	Ưu điểm	Nhược điểm
Carbide	Cao	800-1000°C	Thép hợp kim, thép không gỉ, nhôm	Đa dụng, bền, tốc độ cao	Dễ bị sứt mẻ khi va đập mạnh
Ceramic	Rất cao	>1200°C	Gang, thép cứng, vật liệu giòn	Tốc độ cao, không cần làm mát	Dễ gãy, độ bền uốn thấp
Cermet	Trung bình	700-1000°C	Gia công tinh, bề mặt nhẵn mịn	Bề mặt hoàn thiện tốt, bền hơn ceramic	Không phù hợp gia công thô
PCD (Kim cương)	Siêu cao	Trung bình	Composite, nhôm, đồng, vật liệu mài mòn	Tuổi thọ cao, bề mặt mịn	Giá cao, không dùng cho vật liệu sắt
CBN	Rất cao	>2000°C	Thép tôi, hợp kim chịu nhiệt	Chịu mài mòn tốt, hiệu suất cao	Giá thành rất cao

Chi tiết từng loại:

1. Dao tiện hợp kim carbide

Dao tiện Carbide được chế tạo từ hợp kim tungsten carbide kết hợp với các chất kết dính như cobalt nhằm tăng độ bền và độ dẻo. Trong nhiều trường hợp, bề mặt dao còn được phủ thêm các lớp như TiN hoặc TiAlN để cải thiện khả năng chịu nhiệt và giảm mài mòn trong quá trình gia công. Nhờ độ cứng cao, đạt khoảng 8–9 trên thang Mohs (chỉ đứng sau kim cương), dao tiện Carbide có thể làm việc ổn định ở nhiệt độ từ 800°C đến 1000°C và đáp ứng tốt các yêu cầu gia công tốc độ cao.

Loại dao này được sử dụng phổ biến để gia công thép hợp kim, thép không gỉ, nhôm, đồng và nhiều vật liệu cứng khác. Dao tiện Carbide phù hợp cho cả tiện thô nhằm tạo hình ban đầu lẫn tiện tinh để cải thiện chất lượng bề mặt. Ưu điểm nổi bật của dao là tuổi thọ cao, hiệu suất cắt ổn định và dễ dàng thay đổi hình dạng lưỡi cắt cho nhiều ứng dụng khác nhau. Tuy nhiên, nhược điểm của dao Carbide là dễ bị sứt mẻ khi xảy ra va đập mạnh hoặc khi lựa chọn chế độ cắt không phù hợp.

Tìm hiểu thêm về chất liệu carbide qua bài viết: Carbide là gì? Ưu điểm và ứng dụng của Carbide

2. Dao tiện ceramic

Dao tiện Ceramic được làm từ các loại gốm kỹ thuật cao cấp như oxit nhôm (Al₂O₃) hoặc nitride silicon (Si₃N₄). Vật liệu này cho phép dao chịu được nhiệt độ cực cao, thường trên 1200°C, từ đó có thể gia công ở tốc độ rất lớn. So với dao Carbide, dao Ceramic có độ cứng cao hơn nhưng độ bền uốn lại thấp hơn, do đó dễ gãy nếu chịu tải va đập lớn.

Dao tiện Ceramic thường được ứng dụng trong gia công gang xám, thép cứng và các vật liệu có tính giòn. Loại dao này phù hợp cho tiện thô hoặc các nguyên công không yêu cầu cao về độ bóng bề mặt. Ưu điểm lớn nhất của dao Ceramic là hiệu quả cao trong gia công tốc độ lớn và có thể cắt khô mà không cần sử dụng chất làm mát. Tuy nhiên, do độ bền uốn thấp, dao không thích hợp để gia công vật liệu mềm hoặc dẻo.

3. Dao tiện hợp kim cermet

Dao tiện Cermet là sự kết hợp giữa gốm (ceramic) và kim loại (metal) như cobalt hoặc nickel, tạo nên vật liệu có sự cân bằng tốt giữa độ cứng và độ dẻo. Bề mặt dao thường được phủ thêm các lớp chống mài mòn để nâng cao tuổi thọ trong quá trình làm việc. Nhờ đặc tính này, dao Cermet có khả năng chịu nhiệt và chống mài mòn tốt hơn dao Carbide thông thường.

Dao tiện Cermet chủ yếu được sử dụng cho gia công tinh, đặc biệt là các nguyên công yêu cầu bề mặt nhẵn mịn và độ chính xác cao. Loại dao này phù hợp với các vật liệu có độ cứng vừa phải như thép carbon hoặc thép hợp kim thấp. Ưu điểm của dao Cermet là chất lượng bề mặt gia công tốt và tuổi thọ cao, tuy nhiên không thích hợp cho tiện thô hoặc gia công các vật liệu có độ cứng rất cao.

4. Dao tiện PCD (dao tiện kim cương tổng hợp)

Dao tiện PCD được chế tạo từ kim cương tổng hợp bằng cách nén các hạt kim cương dưới áp suất và nhiệt độ cao. Đây là loại dao có độ cứng rất lớn, thường trên 9.5 theo thang Mohs, cùng khả năng chống mài mòn vượt trội. Nhờ đó, dao PCD đặc biệt phù hợp để gia công các vật liệu có tính mài mòn cao.

Trong thực tế, dao tiện PCD được ứng dụng rộng rãi để gia công vật liệu phi kim như nhôm, đồng, composite và nhựa gia cố sợi thủy tinh. Loại dao này thường xuất hiện trong các ngành yêu cầu độ chính xác cao như hàng không, sản xuất khuôn mẫu và gia công tinh. Ưu điểm nổi bật của dao PCD là hiệu suất gia công cao, bề mặt hoàn thiện rất mịn và tuổi thọ dao dài. Tuy nhiên, giá thành của dao khá cao và không phù hợp để gia công vật liệu sắt do kim cương dễ phản ứng ở nhiệt độ cao.

5. Dao tiện CBN

Dao tiện CBN được chế tạo từ nitride bo lập phương (Cubic Boron Nitride), một vật liệu tổng hợp siêu cứng chỉ đứng sau kim cương. Dao CBN có khả năng chịu nhiệt rất cao, lên tới khoảng 2000°C, đồng thời không phản ứng với thép và các hợp kim thép trong quá trình cắt.

Nhờ những đặc tính này, dao tiện CBN đặc biệt phù hợp cho gia công các vật liệu siêu cứng như thép tôi, thép hợp kim chịu nhiệt và các chi tiết yêu cầu độ chính xác cao. Dao thường được sử dụng trong gia công tốc độ cao và gia công tinh. Ưu điểm lớn của dao CBN là khả năng chống mài mòn vượt trội và hiệu quả gia công cao, đặc biệt với các vật liệu mà dao kim cương không thể xử lý hiệu quả.

Những lưu ý khi sử dụng cao tiện hợp kim

• Lựa chọn tốc độ cắt phù hợp: Dao tiện hợp kim có khả năng chịu nhiệt và chống mài mòn tốt, vì vậy nên vận hành ở tốc độ cắt cao theo khuyến nghị của nhà sản xuất để tối ưu hiệu suất gia công và nâng cao năng suất.
• Sử dụng chất làm mát hiệu quả: Dầu cắt gọt hoặc dung dịch làm mát chuyên dụng giúp giảm nhiệt độ vùng cắt, hạn chế mài mòn lưỡi dao, từ đó kéo dài tuổi thọ dao tiện hợp kim và cải thiện chất lượng bề mặt chi tiết.
• Kiểm tra dao trước khi gia công: Trước khi sử dụng, cần kiểm tra tình trạng lưỡi dao, đảm bảo không bị sứt mẻ hay nứt vỡ nhằm tránh ảnh hưởng đến độ chính xác và độ ổn định trong quá trình tiện.
• Bảo quản dao tiện đúng cách: Sau khi sử dụng, dao cần được làm sạch và bảo quản ở nơi khô ráo, tránh va đập hoặc tiếp xúc với môi trường ẩm để hạn chế gãy mẻ và ăn mòn.
• Lựa chọn dao tiện phù hợp với vật liệu phôi: Tùy theo đặc tính của vật liệu gia công như thép, inox, gang hay hợp kim cứng, cần chọn loại dao tiện hợp kim phù hợp để đạt hiệu quả cắt gọt cao, giảm chi phí và nâng cao tuổi thọ dụng cụ.

Trên đây là toàn bộ thông tin về dao tiện hợp kim, có thể thấy đây là một dòng dụng cụ cắt gọt rất quan trọng trong gia công cơ khí chính xác, và không thể thiếu. Hy vọng rằng những chia sẻ trên sẽ hữu ích, giúp bạn hiểu rõ hơn về dao tiện hợp kim và chọn được loại phù hợp cho gia công của mình.