Materiale instrumentale de bază: tipuri, mărci, proprietăți, caracteristici, materiale de fabricație

Cerințele principale pentru materialele sculei sunt prezența durității, rezistenței la uzură, căldurii etc. Conformitatea cu aceste criterii permite tăierea. Pentru a implementa introducerea în straturile de suprafață a produsului prelucrat, lamele pentru tăierea piesei de lucru trebuie să fie realizate din aliaje puternice. Duritatea poate fi naturală sau dobândită.

De exemplu, oțelul de scule din fabrică este tăiat ușor. După prelucrare prin metode mecanice și termice, precum și prin măcinare și găurire, crește rezistența și duritatea lor.

Cum se determină duritatea?

Caracteristicile pot fi determinate în moduri diferite. Oțelurile de unelte au duritate Rockwell, duritatea are o denumire numerică și, de asemenea, litera HR cu o scală A, B sau C (de exemplu, HRC). Alegerea materialului sculei depinde de tipul de metal prelucrat.

Nivelul cel mai stabil de funcționare și uzură redusă a lamei, care a trecut de tratament termic poate fi realizat pentru exponent HRC 63 sau 64. La un proprietăți indice mai mic de material instrument nu este atât de mare, și de duritate mare, ele încep să se fărâmițeze din cauza fragilității.

Metalele cu duritate de HRC 30-35 sunt tratate perfect cu scule de fier care au fost tratate termic cu HRC de 63-64. Astfel, raportul durității este 1: 2.

Pentru tratarea metalelor cu HRC 45-55, este necesar să se utilizeze dispozitive bazate pe aliaje dure. Indicatorul lor este HRA 87-93. Materialele pe bază de sintetice pot fi utilizate în tratarea oțelurilor supuse întăririi.

Rezistența materialelor instrumentale

În procesul de tăiere, partea de lucru este afectată de o forță de 10 kN și mai mare. Aceasta provoacă o tensiune ridicată, care poate duce la distrugerea sculei. Pentru a împiedica acest lucru, materialele pentru tăiere trebuie să aibă un coeficient ridicat de rezistență.

Cea mai bună combinație a caracteristicilor de rezistență sunt oțelurile de unelte. Partea de lucru, realizată din ele, rezistă perfect unei sarcini grele și poate funcționa pentru compresie, torsiune, îndoire și întindere.

Efectul temperaturii critice de încălzire asupra lamelor sculei

Atunci când se degajă căldură în timpul tăierii metalelor, lamele lor sunt expuse la încălzire, mai des la suprafață. Când temperatura este sub marcajul critic (pentru fiecare material pe care îl deține), structura și duritatea nu se schimbă. Dacă temperatura de încălzire este mai mare decât rata admisă, nivelul de duritate scade. Temperatură critică ele se numesc redstabilitate.

Ce înseamnă "rezistență roșie"?

Rezistența roșie înseamnă proprietatea metalului atunci când este încălzită la o temperatură de 600 ° C strălucitoare de culoare roșie închisă. Termenul implică menținerea durității metalului și a rezistenței la uzură. În centrul său se află capacitatea de a rezista efectelor căldurii. Pentru diferite materiale există o limită de la 220 la 1800 ° C.

Datorită eficienței instrumentului de tăiere poate fi crescută?

Materiale pentru scule instrumente de tăiere se caracterizează printr-o funcționalitate sporită, cu o stabilitate crescătoare a temperaturii și îmbunătățind disiparea căldurii eliberată pe lamă în timpul tăierii. Căldura ajută la creșterea temperaturii.

Cu cât mai multă căldură este deviată din lamă în dispozitiv, cu atât temperatura pe suprafața sa de contact este mai mică. Nivelul de conductivitate termică depinde de compoziție și încălzire.

De exemplu, în elementele de oțel, cum ar fi tungsten și vanadiu determină o reducere a conductivității termice, și o impuritate de titan, cobalt, molibden și face să crească.

Ce determină coeficientul de frecare alunecător?

indicator coeficientul de frecare alunecarea este dependentă de compoziția și proprietățile fizice ale perechilor de materiale de contact, precum și de valoarea de solicitare pe suprafețele supuse la frecare și alunecare. Coeficientul afectează rezistența la uzură a materialului.

Interacțiunea instrumentului cu materialul care a fost supus procesării are loc cu un contact constant în mișcare.

Cum se comportă materialele sculei în acest caz? Tipurile lor sunt în mod egal uzate.

Acestea se caracterizează prin:

• capacitatea de a spăla metalul cu care se află în contact;
• capacitatea de a arăta rezistență la uzură, adică să reziste la ștergerea unui alt material.

Uzura lamelor are loc constant. Ca rezultat, dispozitivele își pierd proprietățile, iar forma suprafeței lor de lucru se schimbă.

Indicele de rezistență la uzură poate varia în funcție de condițiile în care are loc tăierea.

Ce grupuri sunt împărțite în oțeluri de unelte?

Principalele materiale instrumentale pot fi împărțite în următoarele categorii:

• cermet (aliaje dure);
• cermete sau ceramică minerală;
• nitrura de bor pe bază de material sintetic;
• diamante pe bază sintetică;
• unelte de oțel pe bază de carbon.

Fierul instrumental poate fi carbon, aliaj și viteză mare.

Oțeluri de unelte pe bază de carbon

Substanțele carbonice au început să fie utilizate pentru fabricarea uneltelor. lor viteza de taiere nu este mare.

Cum se etichetează oțelul cu scule? Materialele sunt indicate printr-o literă (de exemplu, "Y" înseamnă carbonat), precum și o cifră (indicatori ai zecilor dintr-un procent din conținutul de carbon). Prezența literei "A" la sfârșitul marcajului indică o calitate superioară a oțelului (conținutul de astfel de substanțe ca sulf și fosfor nu depășește 0,03%).

Materialul carbonat caracterizează duritatea cu un HRC de 62-65 și un nivel scăzut de rezistență la temperaturi.

Calitățile materialelor U9 și U10A sunt folosite la fabricarea ferăstrăului, iar seriile U11, U11A și U12 sunt concepute pentru robinete de mână și alte unelte.

Nivelul de rezistență la temperatura oțelurilor din seria U10A, U13A este de 220 ° C, prin urmare se recomandă utilizarea sculei din aceste materiale la o viteză de tăiere de 8-10 m / min.

Fier de fier

Materialul de scule aliat poate fi cromat, cromosilic, tungsten și cromotungsten, cu un amestec de mangan. Astfel de serii sunt desemnate prin numere și, de asemenea, au marcaje literare. Prima cifră stângă indică factorul de conținut de carbon în zecimi dintr-o fracție dacă conținutul elementului este mai mic de 1%. Figurile corecte simbolizează indicatorul mediu al componentei doping în procente.

Gradul materialului sculei X este potrivit pentru fabricarea robinetelor și matrițelor. Oțelul B1 este potrivit pentru fabricarea de burghie mici, robinete și răzătoare.

Nivelul de rezistență la temperatură pentru substanțele dopate este de 350-400 ° C, deci viteza de tăiere este de o dată și jumătate mai mare decât pentru un aliaj de carbon.

De ce să folosiți oțelul din aliaj de înaltă calitate?

Diferite unelte rapide de tăiere sunt utilizate la fabricarea de burghie, ghilotine și robinete. Ele sunt marcate cu litere, precum și numere. Componente importante ale materialelor sunt tungsten, molibden, crom și vanadiu.

Oțel de mare viteză sunt împărțite în două categorii: normale și cu un nivel crescut de productivitate.

Oțel cu capacitate normală

Categoria de fier cu niveluri normale de performanță pot fi atribuite P18 grad, P9, R9F5 și aliaje de wolfram dopați cu molibden seria R6MZ R6M5 care păstrează o duritate nu mai mică de 58 HRC la 620 ° C Materialul este potrivit pentru prelucrarea oțelurilor cu conținut de carbon și a categoriilor de aliaje de aluminiu, fontă cenușie și aliaje neferoase.

Oțel cu capacitate crescută

Această categorie poate include marca R18F2, R14F4, R6M5K5, R9M4K8, R9K5, R9K10, R10K5F5, R18K5F2. Ele pot menține HRC 64 la o temperatură de 630 până la 640 ° C. Această categorie include materiale instrumentale superioare. Este proiectat pentru fier și aliaje, care sunt manipulate cu dificultate, precum și pentru titan.

Aliaje solide

Astfel de materiale pot fi:

• cermet;
• minerale ceramice.

Forma plăcilor depinde de proprietățile mecanicii. Aceste unelte funcționează la o viteză mare de tăiere în comparație cu materialul de mare viteză.

Ceramica metalica

Aliajele solide de cermet sunt:

• wolfram;
• tungsten cu conținut de titan;
• tungsten cu includerea titanului și tantalului.

Seria VC include tungsten și titan. Uneltele bazate pe aceste componente au o rezistență sporită la uzură, dar nivelul rezistenței la impact este scăzut. Dispozitivele pe această bază sunt utilizate pentru prelucrarea fontei.

Aliajul de tungsten, titan și cobalt este aplicabil tuturor tipurilor de fier.

Sinteza tungstenului, titanului, tantalului și cobaltului este utilizată în cazuri speciale atunci când alte materiale sunt ineficiente.

Aliajele solide sunt caracterizate de un nivel ridicat de rezistență la temperatură. Materialele Tungsten pot menține proprietatea sa indicație cu HRC 83-90, și tungsten cu titan - HRC 87-92, la o temperatură de 800-950 ° C, care permite operarea la viteze mari de așchiere (500 m / min la 2700 m / min la procesarea aluminiului).

Pentru prelucrarea pieselor rezistente la rugină și la temperaturi înalte, se folosesc unelte dintr-o serie de aliaje de OM cu granulație fină. Clasa VK6-OM este potrivită pentru finisare, iar VK10-OM și VK15-OM sunt pentru semifabricate și cele brute.

Chiar mai eficiente în lucrul cu piesele "dificile" sunt seria BK10-XOM și VK15-HOM. În ele, carbură de tantal este înlocuită cu carbură de crom, ceea ce le face mai rezistente chiar și atunci când sunt expuse la temperaturi ridicate.

Pentru a crește nivelul de rezistență al plăcii dintr-un solid, recurgeți la acoperirea cu un film de protecție. Se utilizează carbură, nitrura și carbonat de titan, care se aplică într-un strat foarte subțire. Grosimea este cuprinsă între 5 și 10 μm. Ca urmare, se formează un strat de carbură de titan cu granulație fină. Nivelul de durabilitate al acestor plăci este de trei ori mai mare decât cel al plăcilor fără o acoperire specială, ceea ce mărește viteza de tăiere cu 30%.

În unele cazuri, materialele sunt folosite din cermete, care sunt obținute din oxid de aluminiu cu adăugarea de tungsten, titan, tantal și cobalt.

Ceramica minerala

Pentru uneltele de tăiere folosiți ceramica minerală ЦМ-332. Este înzestrată cu rezistență la temperaturi ridicate. Indicele de duritate HRC este între 89 și 95 la 1200 ° C. De asemenea, materialul este caracterizat prin rezistența la uzură, care permite prelucrarea oțelului, a fontei și a aliajelor neferoase la viteze mari de tăiere.

Pentru a face instrumente de tăiere, cermet folosite ca seria B. Aceasta se bazează pe oxid și carbură. Introducerea carbura minerale ceramice metal și molibden și crom, ajută la optimizarea proprietăților fizice și mecanice ale metaloceramic și elimină fragilității acesteia. Mărește viteza de tăiere. Un tratament semi-final și de finisare cu un dispozitiv cermet este utilizat pentru gri din fontă maleabilă, dificil de procesat oțel și un număr de metale neferoase. Procesul se desfășoară la o viteză de 435-1000 m / min. Ceramica pentru tăiere este rezistentă la temperatură. Duritatea sa pe scală este HRC 90-95 la 950-1100 ° C.

Pentru prelucrarea fierului, care a fost stins, fonta durabilă, precum și fibra de sticlă, este utilizată o unealtă, a cărei piesă de tăiere este confecționată din substanțe solide care conțin nitrură de bor și diamante. Indicele durității elborului (nitrură de bor) este aproximativ același cu cel al unui diamant. Rezistența la temperatură este de două ori mai mare decât cea a celei din urmă. Elbor se caracterizează prin inerție la materialele de fier. Limita de rezistență a policristalilor la comprimare este de 4-5 GPa (400-500 kgf / mm²) și la încovoiere - 0,7 GPa (70 kgf / mm²). Rezistența la temperatură este de până la limita de 1350-1450 ° C.

De asemenea, trebuie remarcat diamantul pe bază de sinteză din seria ASB și seria carbonado ASPC. Activitatea chimică a acestora din urmă la materialele cu conținut de carbon este mai mare. Acesta este motivul pentru care se utilizează pentru ascuțirea detaliilor din metale neferoase, aliaje cu conținut ridicat de siliciu, materiale dure VK10, VK30 și, de asemenea, suprafețe nemetalice.

Indicatorul durabilității cutterelor carbonat este de 20-50 ori mai mare decât cel al aliajelor dure.

Ce aliaje au devenit răspândite în industrie?

Materialele pentru scule sunt produse în întreaga lume. Tipurile utilizate în Rusia, Statele Unite și Europa, în cea mai mare parte nu conțin tungsten. Ele aparțin seriei CST016 și TN020. Aceste modele au devenit un înlocuitor pentru brandurile T15K6, T14K8 și VK8. Ele sunt utilizate pentru prelucrarea oțelurilor pentru structuri, oțel inoxidabil și materiale pentru scule.

Noi cerințe pentru materialele pentru scule din cauza deficienței de tungsten și cobalt. Aceasta se datorează acestui factor că metodele alternative de obținere a noilor aliaje dure, care nu conțin tungsten sunt în mod constant în curs de dezvoltare în SUA, Europa și Rusia.

De exemplu, materialele sculelor fabricate de compania americană Adamas Carbide Co series Titan 50, 60, 80, 100 conțin carbură, titan și molibden. Creșterea numărului indică gradul de rezistență al materialului. Caracteristicile materialelor sculei din această lansare implică un nivel ridicat de rezistență. De exemplu, seria Titan100 are o putere de 1000 MPa. Ea este un concurent pentru ceramică.