SZUKAJ

Podstawowe materiały instrumentalne: rodzaje, marki, właściwości, cechy, materiały do ​​produkcji

Podstawowe wymagania dotyczące materiałów narzędziowych- obecność twardości, odporności na zużycie, wysokiej temperatury itp. Zgodność z tymi kryteriami pozwala na cięcie. W celu wbudowania w warstwy powierzchni obrabianego produktu ostrza do cięcia części roboczej muszą być wykonane z mocnych stopów. Twardość może być naturalna lub nabyta.

Na przykład stała stal narzędziowałatwe cięcie. Po obróbce metodami mechanicznymi i termicznymi oraz szlifowaniem i szlifowaniem zwiększa się ich wytrzymałość i twardość.

Stal narzędziowa

W jaki sposób ustala się twardość?

Charakterystyki można definiować na różne sposoby. Stale narzędziowe mają twardość Rockwella, twardość ma numeryczne oznaczenie, a także literę HR ze skalą A, B lub C (na przykład HRC). Wybór materiału narzędzia zależy od rodzaju obrabianego metalu.

Najbardziej stabilny poziom funkcjonowania iniskie zużycie ostrzy poddanych obróbce cieplnej można osiągnąć za pomocą HRC 63 lub 64. Przy niższym wskaźniku właściwości materiałów narzędziowych nie są tak wysokie, a przy dużej twardości zaczynają się kruszyć z powodu kruchości.

Właściwości materiałów narzędziowych

Metale posiadające twardość HRC 30-35,doskonale obrabiane za pomocą narzędzi żelaznych poddanych obróbce cieplnej za pomocą HRC 63-64. Zatem stosunek twardości wynosi 1: 2.

Do przetwarzania metali z HRC 45-55 powinienstosować urządzenia oparte na twardych stopach. Ich liczba to HRA 87-93. Materiały oparte na tworzywach syntetycznych mogą być stosowane do obróbki hartowanej stali.

Wytrzymałość materiałów narzędziowych

W procesie cięcia działa część roboczawytrzymałość 10 kN i więcej. To prowokuje wysokie napięcie, które może doprowadzić do zniszczenia narzędzia. Aby temu zapobiec, materiały do ​​cięcia muszą mieć wysoki współczynnik wytrzymałości.

Najlepsze połączenie właściwości wytrzymałościowychstal narzędziowa. Wykonana z nich część robocza doskonale wytrzymuje duże obciążenia i może działać przy ściskaniu, skręcaniu, zginaniu i rozciąganiu.

Wpływ krytycznej temperatury grzania na ostrza narzędzi

Z wydzielaniem ciepła podczas cięcia metaliich ostrza są wystawione na działanie ciepła iw większym stopniu na powierzchnię. Kiedy temperatura jest poniżej punktu krytycznego (dla każdego materiału ma swoją), struktura i twardość nie zmieniają się. Jeżeli temperatura ogrzewania staje się wyższa niż dopuszczalna norma, wówczas poziom twardości maleje. Temperatura krytyczna nazywana jest zaczerwienieniem.

Co oznacza termin "zaczerwienienie"?

Zaczerwienienie jest własnością metalu kiedypodgrzewany do temperatury 600 ° C, aby świecić na ciemnoczerwono. Termin ten oznacza zachowanie twardości metalu i odporności na zużycie. Rdzeniem jest zdolność do wytrzymywania wysokich temperatur. Dla różnych materiałów obowiązuje limit temperatury od 220 do 1800 ° C.

Z czego może wynikać wydajność robocza narzędzia tnącego?

Materiały narzędziowe do narzędzi skrawającychwyróżniają się zwiększoną funkcjonalnością ze wzrostem odporności na temperaturę i poprawą odprowadzania ciepła uwalnianego na ostrzu podczas cięcia. Ciepło zwiększa temperaturę.

Narzędzia do cięcia stali narzędziowej

Im więcej ciepła jest usuwane z ostrza w głąb urządzenia, tym niższa temperatura na jego powierzchni kontaktu. Poziom przewodności cieplnej zależy od składu i ogrzewania.

Na przykład zawartość pierwiastków takich jak wolfram i wanad w stali powoduje spadek jej przewodności cieplnej, podczas gdy domieszka tytanu, kobaltu i molibdenu powoduje jego wzrost.

Co decyduje o współczynniku tarcia ślizgowego?

Współczynnik tarcia poślizguzależy od składu i właściwości fizycznych stykających się par materiałów, a także od wartości naprężeń na powierzchniach poddanych tarciu i przesuwaniu. Współczynnik wpływa na odporność materiału na zużycie.

Interakcja narzędzia z materiałem poddawanym obróbce odbywa się w ciągłym ruchu.

Jak zachowują się w tym przypadku materiały instrumentalne? Ich gatunki zużywają się jednakowo.

Typy materiałów narzędziowych

Charakteryzują się one:

  • umiejętność usuwania metalu, z którym się styka;
  • zdolność do wykazywania odporności na zużycie, czyli do ochrony przed usunięciem innego materiału.

Ostrza noszą się stale. W wyniku tego urządzenie traci swoje właściwości, a także zmienia kształt ich powierzchni roboczej.

Wskaźnik wytrzymałości może się różnić w zależności od warunków, w których odbywa się cięcie.

Jakie grupy są podzielone na stal narzędziową?

Główne materiały narzędziowe można podzielić na następujące kategorie:

  • ceramika metalowa (stopy twarde);
  • cermetale lub minerały ceramiczne;
  • azotek boru na bazie materiału syntetycznego;
  • Diamenty syntetyczne na bazie;
  • stal narzędziowa na bazie węgla.

Żelazka narzędziowe mogą być węglowe, stopowe i szybkie.

Podstawowe materiały narzędziowe
Stale narzędziowe na bazie węgla

Substancje węglowe zaczęto wykorzystywać do produkcji narzędzi. Ich prędkość cięcia jest niska.

W jaki sposób oznaczane są stale narzędziowe? Materiały są oznaczone literami (na przykład "Y" oznacza węgiel), a także liczbą (wskaźniki dziesiętne procent zawartości węgla). Obecność litery "A" na końcu oznaczenia wskazuje na wysoką jakość stali (zawartość substancji takich jak siarka i fosfor nie przekracza 0,03%).

Materiał węglowy charakteryzuje twardość za pomocą HRC 62-65 i niski poziom odporności na temperaturę.

Gatunki materiałów narzędziowych U9 i U10A są używane do produkcji pił, a serie U11, U11A i U12 są przeznaczone do kranów ręcznych i innych narzędzi.

Poziom odporności na temperaturę stali serii U10A, U13A wynosi 220 ° C, dlatego zaleca się stosowanie narzędzi wykonanych z takich materiałów przy prędkości cięcia 8-10 m / min.

Domieszkowane żelazo

Może być materiałem z domieszkąchrom, chrom-krzem, wolfram i chromoglif, z domieszką manganu. Takie serie są oznaczone numerami i mają również oznaczenie literowe. Pierwsza lewa cyfra wskazuje zawartość węgla w dziesiątych, jeśli zawartość elementu jest mniejsza niż 1%. Właściwe cyfry symbolizują średni składnik stopowy w procentach.

Oznaczyć materiał narzędzia X nadaje się do produkcji kranów i matryc. Stal B1 może być stosowana do produkcji małych wiertarek, gwintowników i rozwiertaków.

Poziom odporności na temperaturę stopowych substancji wynosi 350-400 ° C, więc prędkość skrawania jest półtora raza większa niż w przypadku stopu węgla.

Do czego służą stale wysokostopowe?

Różne materiały narzędziowe szybkoSadzonki są używane do produkcji wierteł, pogłębiaczy i gwintowników. Są oznaczone literami i cyframi. Ważnymi składnikami materiałów są wolfram, molibden, chrom i wanad.

Stale szybkotnące są podzielone na dwie kategorie: normalne i o podwyższonym poziomie wydajności.

Różne materiały narzędziowe
Stal o normalnej wydajności

Do kategorii żelaza o normalnym poziomieWydajność można przypisać markom R18, R9, R9F5 i stopom wolframu z domieszką molibdenu serii R6MZ, R6M5, które zachowują twardość nie niższą niż HRC 58 w 620 ° C. Materiał nadaje się do przetwarzania stali o zawartości węgla i niskiej zawartości stopów, żeliwa szarego i stopów nieżelaznych.

Stal o zwiększonej wydajności

Tej kategorii można przypisać markę R18F2,Р14Ф4, Р6М5К5, Р9М4К8, Р9К5, Р9К10, Р10К5Ф5, Р18К5Ф2. Są w stanie utrzymać HRC 64 w temperaturach od 630 do 640 ° C. Ta kategoria obejmuje supertwarde materiały narzędziowe. Jest przeznaczony do żelaza i stopów, które są trudne do obróbki, a także do tytanu.

Twarde stopy

Takie materiały to:

  • metalowo-ceramiczny;
  • mineralny ceramiczny.

Kształt płytek zależy od właściwości mechaniki. Takie narzędzia pracują z dużymi prędkościami skrawania w porównaniu z materiałem o dużej prędkości.

Metal Ceramika

Twarde stopy z metalowej ceramiki to:

  • wolfram;
  • wolfram z zawartością tytanu;
  • wolfram z włączeniem tytanu i tantalu.

Seria VK zawiera wolfram i tytan. Narzędzia oparte na tych elementach mają zwiększoną odporność na zużycie, ale poziom odporności na wstrząsy jest niski. Urządzenia na tej podstawie są wykorzystywane do obróbki żeliwa.

Stopy wolframu, tytanu i kobaltu mają zastosowanie do wszystkich typów żelaza.

Synteza wolframu, tytanu, tantalu i kobaltu jest stosowana w szczególnych przypadkach, gdy inne materiały są nieskuteczne.

Twarde stopy charakteryzują się wysokim poziomemodporność na temperaturę. Materiały wolframowe mogą zachować swoje właściwości za pomocą HRC 83-90, a wolframu z tytanem - z HRC 87-92 w temperaturze 800 do 950 ° C, co umożliwia pracę przy wysokich prędkościach skrawania (od 500 m / min do 2700 m / min przy obróbce aluminium).

Do obróbki części o trwałościDo rdzewienia i wysokiej temperatury należy zastosować narzędzia z serii drobnoziarnistych stopów OM. Mark VK6-OM nadaje się do obróbki wykończeniowej, a VK10-OM i VK15-OM do półwykańczania i obróbki zgrubnej.

Jeszcze bardziej efektywny w pracySuper twarde materiały narzędziowe serii BK10-XOM i BK15-HOM mają "trudne" detale. W nich węglik tantalu jest zastępowany przez węglik chromu, co czyni je bardziej wytrzymałymi nawet w wysokich temperaturach.

Super twarde materiały narzędziowe

Aby zwiększyć wytrzymałość płyty zciał stałych, uciekać się do powlekania go folią ochronną. Używany węglik, azotek i karbonit tytanu, który jest nakładany na bardzo cienką warstwę. Grubość wynosi od 5 do 10 mikronów. W wyniku tego powstaje warstwa drobnoziarnistego węglika tytanu. Poziom oporu takich płytek jest trzykrotnie wyższy niż w przypadku płyt bez specjalnej powłoki, co zwiększa prędkość skrawania o 30%.

W niektórych przypadkach materiały wykonane z metalu, które są otrzymywane z tlenku glinu z dodatkiem wolframu, tytanu, tantalu i kobaltu.

Ceramika mineralna

Nałóż minerał na narzędzie tnąceceramika CM-332. Jest odporny na wysoką temperaturę. Indeks twardości HRC wynosi od 89 do 95 przy 1200 ° C. Ponadto materiał charakteryzuje się odpornością na zużycie, co pozwala na obróbkę stali, żeliwa i stopów metali nieżelaznych przy dużych prędkościach skrawania.

Aby zrobić narzędzia do cięcia, równieżużyj cermetu z serii B. Jego podstawa składa się z tlenku i węglika. Wprowadzenie do składu mineralnej ceramiki z węglika metalu, a także molibdenu i chromu, przyczynia się do optymalizacji właściwości fizycznych i mechanicznych gatunku cermetalu i eliminuje jego kruchość. Zwiększa prędkość cięcia. Obróbka półwykończeniowa i wykańczająca w oparciu o gatunek cermetowy jest stosowana do żeliwa sferoidalnego, trudnościeralnej stali i wielu metali nieżelaznych. Proces prowadzi się z szybkością 435-1000 m / min. Cięcie ceramiki jest odporne na ciepło. Jego twardość w skali wynosi HRC 90-95 przy 950-1100 ° C.

Do obróbki hartowanego żelazaTrwałe żeliwo, a także włókno szklane to narzędzie, którego część tnąca jest wykonana z ciał stałych zawierających azotek boru i diamenty. Indeks twardości elbor (azotku boru) jest w przybliżeniu taki sam jak diamentu. Jego odporność na temperaturę jest dwa razy wyższa niż w przypadku tej ostatniej. Elbor różni się bezwładnością od materiałów żelaznych. Poziom wytrzymałości jego polikryształów po sprasowaniu wynosi 4-5 GPa (400-500 kgf / mm)2), a podczas zginania - 0,7 GPa (70 kgf / mm2). Odporność na temperaturę wynosi do 1350-1450 ° C.

Należy również zauważyć diament na syntetycznymoparty na ballach serii ASB i Carbonado z ASPK. Aktywność chemiczna tych ostatnich do materiałów zawierających węgiel jest wyższa. Dlatego stosuje się go do ostrzenia części z metali nieżelaznych, stopów o wysokiej zawartości krzemu, twardych materiałów BK10, BK30, a także powierzchni niemetalicznych.

Indeks wytrzymałości karbonade ków jest 20-50 razy wyższy od poziomu twardości stopów.

Jakie stopy rozprzestrzeniają się w przemyśle?

Na całym świecie produkowane instrumentalnemateriały. Gatunki używane w Rosji, Stanach Zjednoczonych i Europie, w przeważającej części nie zawierają wolframu. Należą do serii KNT016 i TH020. Modele te stały się zamiennikiem dla marek T15K6, T14K8 i VK8. Służą do przetwarzania stali na konstrukcje, stal nierdzewną i materiały narzędziowe.

Nowe wymagania dotyczące materiałów narzędziowychz powodu niedoboru wolframu i kobaltu. Czynnik ten związany jest z faktem, że alternatywne metody wytwarzania nowych stopów twardych bez wolframu są stale rozwijane w USA, Europie i Rosji.

Na przykład materiały narzędzioweProdukcja amerykańskiej firmy Adamas Carbide Co serii Titan 50, 60, 80, 100 zawiera węglik, tytan i molibden. Wzrost liczby wskazuje na stopień wytrzymałości materiału. Charakterystyka materiałów narzędziowych tego wydania oznacza wysoki poziom wytrzymałości. Na przykład seria Titan100 ma wytrzymałość 1000 MPa. Ona jest konkurentem do ceramiki.

  • Ocena: