Työkalumateriaalien perusvaatimukset- kovuus, kulutuskestävyys, kuumuus jne. Näiden kriteerien noudattaminen sallii leikkaamisen. Käsittelyn kohteena olevan tuotteen pintakerroksiin pääsemiseksi terät työosan leikkaamiseksi on valmistettava vahvoista seoksista. Kovuus voi olla luonnollinen tai hankittu.
Esimerkiksi tehtaalla valmistetut työkaluteräksetvalmistus on helppo leikata. Mekaanisen ja lämpökäsittelyn sekä jauhamisen ja teroituksen jälkeen niiden lujuus ja kovuus kasvavat.
Kuinka kovuus määritetään?
Ominaisuus voidaan määritellä eri tavoin.Työkaluteräksillä on Rockwell-kovuus, kovuudella on numeerinen nimitys sekä HR-kirjain asteikolla A, B tai C (esimerkiksi HRC). Työkalumateriaalin valinta riippuu käsiteltävän metallin tyypistä.
Vakain toimintataso jalämpökäsitellyn terän vähäinen kuluminen voidaan saavuttaa HRC: llä 63 tai 64. Pienemmällä arvolla työkalumateriaalien ominaisuudet eivät ole niin korkeita ja suurella kovuudella ne alkavat murentua haurauden takia.
Metallit kovuudella HRC 30-35,ne käsitellään täydellisesti rautatyökaluilla, jotka on lämpökäsitelty HRC-nopeudella 63–64. Siten kovuusindikaattoreiden suhde on 1: 2.
Metallien käsittelyyn HRC 45-55: n kanssa,käytä koviin seoksiin perustuvia kiinnittimiä. Niiden indikaattori on HRA 87-93. Kovettuneiden terästen työstössä voidaan käyttää synteettisiä aineita.
Työkalun materiaalin lujuus
Leikkauksen aikana työosaan vaikuttaa10 kN ja enemmän. Se tuottaa suuria jännitteitä, jotka voivat tuhota instrumentin. Tämän estämiseksi leikkausmateriaaleilla on oltava suuri lujuuskerroin.
Paras lujuusominaisuuksien yhdistelmä ontyökaluteräkset. Niistä valmistettu työosa kestää täydellisesti raskaita kuormia ja voi toimia puristuksen, vääntymisen, taivutuksen ja venytyksen alaisena.
Kriittisen lämmityslämpötilan vaikutus työkalun teriin
Kun lämpöä syntyy metallien leikkauksessaniiden terät kuumenevat enemmän - niiden pinnat. Kun lämpötila on kriittisen merkinnän alapuolella (jokaisella materiaalilla on oma), rakenne ja kovuus eivät muutu. Jos lämmityslämpötila nousee korkeammaksi kuin sallittu normi, kovuuden taso laskee. Kriittistä lämpötilaa kutsutaan punaiseksi kestävyydeksi.
Mitä termi "punainen kestävyys" tarkoittaa?
Punoitus on metallin ominaisuus, kunkuumennettaessa 600 ° C: n lämpötilaan se loistaa tummanpunaisena. Termi tarkoittaa, että metalli säilyttää kovuutensa ja kulutuskestävyytensä. Ytimessä se on kyky kestää korkeita lämpötiloja. Eri materiaaleille on raja, 220–1800 ° C.
Kuinka leikkaustyökalun tehokkuutta voidaan lisätä?
Työkalumateriaalien leikkaaminenNiille on ominaista lisääntynyt toiminnallisuus, samalla kun ne lisäävät lämpötilan kestävyyttä ja parantavat terään syntyvän lämmön poistoa leikkaamisen aikana. Lämpö nostaa lämpötilaa.
Mitä enemmän lämpöä poistetaan terästä laitteen syvyyteen, sitä alhaisempi lämpötilan osoitin sen kosketuspinnalla. Lämmönjohtavuuden taso riippuu koostumuksesta ja lämmityksestä.
Esimerkiksi alkuaineiden, kuten volframin ja vanadiumin, pitoisuus teräksessä vähentää sen lämmönjohtavuuden tasoa ja titaanin, koboltin ja molybdeenin lisäys lisää sen.
Mistä liukukitkakerroin riippuu?
Liukuva kitkakerroinriippuu kosketuksiin joutuvien materiaaliparien koostumuksesta ja fysikaalisista ominaisuuksista sekä kitkan ja liukumisen aiheuttamien pintojen jännityksen arvosta. Kerroin vaikuttaa materiaalin kulutuskestävyyteen.
Työkalun vuorovaikutus käsitellyn materiaalin kanssa tapahtuu jatkuvasti liikkuvassa kosketuksessa.
Kuinka instrumentaalimateriaalit käyttäytyvät tässä tapauksessa? Niiden tyypit kuluvat yhtä paljon.
Niille on ominaista:
- kyky poistaa metalli, jonka kanssa se joutuu kosketuksiin;
- kyky osoittaa kulutuskestävyyttä, eli vastustaa toisen materiaalin hankausta.
Terien kuluminen tapahtuu jatkuvasti. Tämän seurauksena laitteet menettävät ominaisuuksiensa ja myös niiden työpinnan muoto muuttuu.
Kulumiskestävyysindeksi voi vaihdella leikkauksen olosuhteista riippuen.
Mihin ryhmiin työkaluteräkset on jaettu?
Tärkeimmät instrumentaalimateriaalit voidaan luokitella seuraaviin luokkiin:
- kermetit (kovametalliseokset);
- kermetit tai mineraalikeramiikka;
- synteettiseen materiaaliin perustuva boorinitridi;
- synteettiset timantit;
- hiilipohjaiset työkaluteräkset.
Työkalurauta voi olla hiiltä, seosta ja suurta nopeutta.
Hiilipitoisia aineita alettiin käyttää työkalujen valmistuksessa. Niiden leikkausnopeus on pieni.
Kuinka työkaluteräkset merkitään?Materiaalit on merkitty kirjaimella (esimerkiksi "U" tarkoittaa hiilipitoista) sekä numerolla (indikaattorit kymmenesosaa prosenttia hiilipitoisuudesta). A-kirjaimen sijainti merkinnän lopussa osoittaa teräksen korkeaa laatua (sellaisten aineiden pitoisuus kuin rikki ja fosfori ei ylitä 0,03%).
Hiilipitoisen materiaalin kovuus on 62–65 HRC ja matala lämpötilan kestävyys.
Sahojen valmistuksessa käytetään U9- ja U10A-työkalumateriaaleja, ja U11-, U11A- ja U12-sarjat on tarkoitettu käsihanoihin ja muihin työkaluihin.
U10A, U13A -sarjan terästen lämpötilan kestävyys on 220 ° C, joten on suositeltavaa käyttää tällaisista materiaaleista valmistettuja työkaluja leikkausnopeudella 8-10 m / min.
Alumiinirauta
Seostettu työkalumateriaali voi ollakromi, kromi-pii, volframi ja kromi-volframi, mangaaniseoksella. Tällaiset sarjat on merkitty numeroilla, ja niissä on myös kirjainmerkintä. Ensimmäinen vasen numero osoittaa hiilipitoisuustekijän kymmenesosina, jos alkuaineiden pitoisuus on alle 1%. Oikealla olevat numerot edustavat keskimääräistä seosprosenttia.
Työkalumateriaali X soveltuu hanojen ja muottien valmistamiseen. Terästä B1 voidaan käyttää pienten porojen, hanojen ja jyrsinten valmistukseen.
Seostettujen aineiden lämpötilan kestävyys on 350-400 ° C, joten leikkausnopeus on puolitoista kertaa suurempi kuin hiiliseoksella.
Mihin käytetään seostettuja teräksiä?
Erilaiset työkalumateriaalit nopeastileikkureita käytetään porojen, uppojen ja hanojen valmistuksessa. Ne on merkitty kirjaimilla ja numeroilla. Materiaalien tärkeitä aineosia ovat volframi, molybdeeni, kromi ja vanadium.
Nopeat teräkset on jaettu kahteen luokkaan: normaali ja korkea suorituskyky.
Rautaluokkaan normaalilla tasollatuottavuus sisältää luokat P18, P9, P9F5 ja volframiseokset, joihin on lisätty P6MZ-, P6M5-sarjan molybdeeniseosta, joiden kovuus säilyy vähintään HRC 58: ssa 620 ° C: ssa. Materiaali soveltuu hiili- ja vähän seosterästen, harmaavaluraudan ja ei-rautaseosten työstöön.
Teräs, jonka tuottavuus on parempi
Tähän luokkaan kuuluvat tuotemerkit R18F2,R14F4, R6M5K5, R9M4K8, R9K5, R9K10, R10K5F5, R18K5F2. Ne pystyvät ylläpitämään 64 HRC: n lämpötilassa 630-640 ° C. Tähän luokkaan kuuluvat erittäin kovat työkalumateriaalit. Se soveltuu rautaan ja seoksiin, joiden kanssa on vaikea työskennellä, samoin kuin titaaniin.
Kovat seokset
Tällaisia materiaaleja ovat:
- metallikeraaminen;
- mineraalikeraaminen.
Levyjen muoto riippuu mekaniikan ominaisuuksista. Nämä työkalut toimivat suurilla leikkausnopeuksilla verrattuna nopeaan materiaaliin.
Sintrattu metalli
Kermettien kovat seokset ovat:
- volframi;
- titaani sisältävä volframi;
- titaani ja tantaali.
VK-sarja sisältää volframia ja titaania.Näihin komponentteihin perustuvilla työkaluilla on suurempi kulutuskestävyys, mutta iskunkestävyys on matala. Tämän perusteella olevia laitteita käytetään valuraudan käsittelyyn.
Volframin, titaanin ja koboltin seosta voidaan käyttää kaikentyyppisessä raudassa.
Volframin, titaanin, tantaalin ja koboltin synteesiä käytetään erityistapauksissa, kun muut materiaalit ovat tehottomia.
Karbidiseoksille on ominaista korkea pitoisuuslämpötilan kestävyys. Volframimateriaalit voivat säilyttää ominaisuutensa, kun HRC on 83-90, ja volframin ja titaanin - joiden HRC on 87-92, lämpötiloissa 800-950 ° C, mikä mahdollistaa työskentelyn suurella leikkausnopeudella (500 m / min - 2700 m / min alumiinia käsiteltäessä).
Kestävien osien työstöönruostumiseen ja korkeisiin lämpötiloihin käytetään OM-sarjan hienorakeisten seosten työkaluja. Laatu VK6-OM soveltuu viimeistelyyn ja VK10-OM ja VK15-OM puolivalmisteluun ja rouhintaan.
Vielä tehokkaampaa työskenneltäessäBK10-XOM- ja BK15-XOM-sarjojen erittäin kovat työkalumateriaalit omistavat "vaikeita" osia. Ne korvaavat tantaalikarbidin kromikarbidilla, mikä tekee niistä kestävämmät myös korkeissa lämpötiloissa.
Tehostetun levyn lujuuden lisäämiseksikiinteää ainetta, peitä se suojakalvolla. Titaanikarbidia, nitridiä ja karboniittia käytetään erittäin ohuena kerroksena. Paksuus on 5-10 mikronia. Tuloksena muodostuu kerros hienorakeista titaanikarbidia. Näillä terillä on jopa kolme kertaa pidempi työkalun käyttöikä kuin päällystämättömillä terillä, mikä lisää leikkausnopeutta 30%.
Joissakin tapauksissa käytetään kermettimateriaaleja, jotka saadaan alumiinioksidista lisäämällä volframia, titaania, tantaalia ja kobolttia.
Mineraalikeramiikka
Käytä leikkaustyökaluihin mineraaliakeramiikka TsM-332. Sille on ominaista kestävyys korkeille lämpötiloille. Kovuusindeksi HRC vaihtelee 89: stä 95: een 1200 ° C: ssa. Materiaalille on ominaista myös kulutuskestävyys, joka mahdollistaa teräksen, valuraudan ja ei-rautaseosten käsittelyn suurilla leikkausnopeuksilla.
Myös leikkaustyökalujen käsittelemiseenkäytä B-sarjan kermettiä, joka perustuu oksidiin ja karbidiin. Metallikarbidin, molybdeenin ja kromin lisääminen mineraalikeramiikan koostumukseen auttaa optimoimaan kermetin fysikomekaaniset ominaisuudet ja eliminoi sen haurauden. Leikkuunopeutta lisätään. Puolivalmistelua ja kermettipohjaista viimeistelyä käytetään harmaalle pallografiittiraudalle, vaikeasti leikatulle teräkselle ja useille ei-rautametalleille. Prosessi suoritetaan nopeudella 435-1000 m / min. Leikkauskeramiikka kestää lämpötilaa. Sen kovuus asteikolla on HRC 90-95 950-1100 ° C: ssa.
Kovettuneen raudankestävää valurautaa sekä lasikuitua käytetään työkalua, jonka leikkausosa on valmistettu kiinteistä aineista, jotka sisältävät boorinitridiä ja timantteja. Elborin (boorinitridin) kovuusindeksi on suunnilleen sama kuin timantin. Sen lämpötilan kestävyys on kaksinkertainen jälkimmäiseen verrattuna. Elbor on tunnettu inerttisyydestään rautamateriaaleihin. Polykristallien lopullinen lujuustaso puristuksessa on 4-5 GPa (400-500 kgf / mm2) ja taivutettaessa - 0,7 GPa (70 kgf / mm2). Lämmönkestävyys on 1350-1450 ° C: n rajaan saakka.
Huomionarvoista on myös synteettinen timanttiperustuu ASB-sarjan balloihin ja ASPK-sarjan carbonadoon. Jälkimmäisen reaktiivisuus hiiltä sisältäviin materiaaleihin on suurempi. Siksi sitä käytetään ei-rautametalleista valmistettujen osien, korkean piipitoisuuden seosten, kovien materiaalien VK10, VK30 sekä ei-metallisten pintojen teroitukseen.
Karbonaattileikkureiden kestoindeksi on 20-50 kertaa korkeampi kuin kovametalliseosten vastustaso.
Mitä seoksia käytetään laajalti teollisuudessa?
Instrumentaalimateriaaleja. Venäjällä, Yhdysvalloissa ja Euroopassa käytetyt lajit ovat enimmäkseen volframia. Ne kuuluvat KNT016- ja TH020-sarjoihin. Näistä malleista on tullut korvaava T15K6, T14K8 ja VK8. Niitä käytetään rakenneterästen, ruostumattoman teräksen ja työkalumateriaalien käsittelyyn.
Uudet vaatimukset työkalumateriaaleillejohtuen volframin ja koboltin puutteesta. Tällä tekijällä kehitetään jatkuvasti vaihtoehtoisia menetelmiä uusien volframittomien kovametalliseosten valmistamiseksi Yhdysvalloissa, Euroopan maissa ja Venäjällä.
Esimerkiksi instrumentaalimateriaalitAmerikkalaisen Adamas Carbide Co: n valmistama Titan 50, 60, 80, 100 -sarja sisältää karbidia, titaania ja molybdeenia. Lukumäärän kasvu osoittaa materiaalin lujuuden. Tämän numeron työkalumateriaalien suorituskyky edellyttää suurta lujuutta. Esimerkiksi Titan100-sarjan vahvuus on 1000 MPa. Se on kilpailija keramiikalle.
