Základné požiadavky na materiály nástrojov- prítomnosť tvrdosti, odolnosti voči opotrebovaniu, teplu atď. Splnenie týchto kritérií umožňuje rezanie. Na zavedenie do povrchových vrstiev spracovávaného produktu musia byť čepele na rezanie pracovnej časti vyrobené zo silných zliatin. Tvrdosť môže byť prirodzená alebo získaná.
Napríklad nástrojové ocele vyrábané v továrnivýroba je ľahko rezateľná. Po mechanickom a tepelnom spracovaní, ako aj brúsení a ostrení sa zvyšuje úroveň ich pevnosti a tvrdosti.
Ako sa určuje tvrdosť?
Charakteristiku možno definovať rôznymi spôsobmi.Nástrojové ocele majú tvrdosť podľa Rockwella, tvrdosť má číselné označenie, ako aj písmeno HR so stupnicou A, B alebo C (napríklad HRC). Výber materiálu nástroja závisí od druhu spracovávaného kovu.
Najstabilnejšia úroveň fungovania anízke opotrebenie čepelí, ktoré prešli tepelným spracovaním, je možné dosiahnuť s HRC 63 alebo 64. Pri nižšej hodnote nie sú vlastnosti nástrojových materiálov také vysoké a pri vysokej tvrdosti sa začínajú drobiť v dôsledku krehkosti.
Kovy s tvrdosťou HRC 30-35,sú dokonale opracované železnými nástrojmi, ktoré prešli tepelným spracovaním s pomerom HRC 63-64. Pomer indikátorov tvrdosti je teda 1: 2.
Na spracovanie kovov s HRC 45-55,používajte prípravky na báze tvrdých zliatin. Ich ukazovateľ je HRA 87-93. Pri obrábaní kalených ocelí možno použiť materiály na syntetickej báze.
Pevnosť materiálu nástroja
Počas procesu rezania je pracovná časť ovplyvnenásila 10 kN a viac. Vytvára vysoké napätie, ktoré môže zničiť prístroj. Aby sa tomu zabránilo, rezné materiály musia mať vysoký faktor pevnosti.
Najlepšia kombinácia pevnostných charakteristíknástrojové ocele. Pracovná časť vyrobená z nich dokonale odoláva ťažkým nákladom a môže fungovať pri tlaku, krútení, ohýbaní a ťahu.
Vplyv kritickej teploty ohrevu na čepele nástroja
Keď pri rezaní kovov vzniká teploich čepele sú vo väčšej miere vystavené zahrievaniu - ich povrchy. Keď je teplota pod kritickou značkou (pre každý materiál má svoju vlastnú), štruktúra a tvrdosť sa nemení. Ak sa teplota ohrevu zvýši nad prípustnú normu, úroveň tvrdosti klesne. Kritická teplota sa nazýva stálosť červenej farby.
Čo znamená výraz „stálosť v červenej farbe“?
Sčervenanie je vlastnosťou kovu, keďpri zahriatí na teplotu 600 °C svieti tmavočervenou farbou. Tento pojem znamená, že kov si zachováva svoju tvrdosť a odolnosť voči opotrebovaniu. Jadrom je schopnosť odolávať vysokým teplotám. Pre rôzne materiály existuje limit, od 220 do 1800 ° C.
Ako možno zvýšiť účinnosť rezného nástroja?
Materiály rezných nástrojovVyznačujú sa zvýšenou funkčnosťou pri zvýšení teplotnej odolnosti a zlepšením odvodu tepla vznikajúceho na čepeli pri rezaní. Teplo zvyšuje teplotu.
Čím viac tepla sa odoberá z čepele hlboko do zariadenia, tým nižšia je teplota na jej kontaktnej ploche. Úroveň tepelnej vodivosti závisí od zloženia a ohrevu.
Napríklad obsah prvkov ako volfrám a vanád v oceli spôsobuje zníženie úrovne jej tepelnej vodivosti a prímes titánu, kobaltu a molybdénu spôsobuje jej zvýšenie.
Od čoho závisí koeficient klzného trenia?
Koeficient klzného treniazávisí od zloženia a fyzikálnych vlastností kontaktných párov materiálov, ako aj od hodnoty napätia na povrchoch vystavených treniu a kĺzaniu. Koeficient ovplyvňuje odolnosť materiálu proti opotrebovaniu.
Interakcia nástroja so spracovávaným materiálom prebieha s neustálym pohyblivým kontaktom.
Ako sa v tomto prípade správajú nástrojové materiály? Ich typy sa opotrebovávajú rovnako.
Vyznačujú sa:
- schopnosť vymazať kov, s ktorým prichádza do kontaktu;
- schopnosť vykazovať odolnosť voči opotrebovaniu, to znamená odolávať oderu iného materiálu.
Čepele sa neustále opotrebovávajú. V dôsledku toho zariadenia strácajú svoje vlastnosti a mení sa aj tvar ich pracovnej plochy.
Index odolnosti proti opotrebeniu sa môže meniť v závislosti od podmienok, v ktorých prebieha rezanie.
Do akých skupín sa delia nástrojové ocele?
Hlavné inštrumentálne materiály možno rozdeliť do nasledujúcich kategórií:
- cermety (tvrdé zliatiny);
- cermety alebo minerálna keramika;
- nitrid bóru na báze syntetického materiálu;
- diamanty na syntetickej báze;
- nástrojové ocele na báze uhlíka.
Nástrojové železo môže byť uhlíkové, zliatinové a vysokorýchlostné.
Na výrobu nástrojov sa začali používať uhlíkaté látky. Ich rezná rýchlosť je nízka.
Ako sa označujú nástrojové ocele?Materiály sú označené písmenom (napríklad „U“ znamená uhlíkaté), ako aj číslom (ukazovatele desatiny percenta obsahu uhlíka). Prítomnosť písmena "A" na konci označenia označuje vysokú kvalitu ocele (obsah látok, ako je síra a fosfor, nepresahuje 0,03%).
Uhlíkový materiál má tvrdosť 62–65 HRC a nízku úroveň teplotnej odolnosti.
Pri výrobe píl sa používajú akosti nástrojových materiálov U9 a U10A a pre ručné závitníky a iné náradie sú určené rady U11, U11A a U12.
Úroveň teplotnej odolnosti ocelí radu U10A, U13A je 220 ° C, preto sa odporúča používať nástroje vyrobené z takýchto materiálov pri reznej rýchlosti 8-10 m / min.
Zliatinové železo
Legovaný nástrojový materiál môže byťchróm, chróm-kremík, volfrám a chróm-volfrám, s prímesou mangánu. Takéto série sú označené číslami a majú aj označenie písmenami. Prvá ľavá číslica označuje faktor obsahu uhlíka v desatinách, ak je obsah prvku menší ako 1 %. Čísla na pravej strane predstavujú priemerné percento legovania.
Nástrojový materiál triedy X je vhodný na výrobu závitníkov a matríc. Oceľ B1 je použiteľná na výrobu malých vrtákov, závitníkov a výstružníkov.
Úroveň odolnosti voči teplote v legovaných látkach je 350-400 ° C, preto je rýchlosť rezania jeden a pol krát vyššia ako u uhlíkovej zliatiny.
Na čo sa používajú vysokolegované ocele?
Rôzne materiály nástrojov rýchlofrézy sa používajú pri výrobe vrtákov, záhlbníkov a závitníkov. Sú označené písmenami a číslami. Dôležitými zložkami materiálov sú volfrám, molybdén, chróm a vanád.
Rýchlorezné ocele spadajú do dvoch kategórií: normálne a vysokovýkonné.
Do kategórie železa s normálnou hladinouproduktivita zahŕňa triedy P18, P9, P9F5 a zliatiny volfrámu s prímesou molybdénu série P6MZ, P6M5, ktoré si zachovávajú tvrdosť nie nižšiu ako HRC 58 pri 620 ° C. Materiál je vhodný na obrábanie uhlíkových a nízkolegovaných ocelí, sivej liatiny a neželezných zliatin.
Oceľ so zvýšeným výkonom
Táto kategória zahŕňa značky R18F2,R14F4, R6M5K5, R9M4K8, R9K5, R9K10, R10K5F5, R18K5F2. Sú schopné udržať HRC 64 pri teplotách od 630 do 640 °C. Táto kategória zahŕňa supertvrdé nástrojové materiály. Je vhodný na ťažko opracovateľné železo a zliatiny, ako aj na titán.
Tvrdé zliatiny
Takéto materiály sú:
- kovovo-keramické;
- minerálna keramika.
Tvar dosiek závisí od vlastností mechaniky. Tieto nástroje pracujú pri vysokej rýchlosti rezania v porovnaní s vysokorýchlostným materiálom.
Spekaný kov
Tvrdé zliatiny z cermetov sú:
- volfrám;
- volfrám s obsahom titánu;
- volfrám s obsahom titánu a tantalu.
Séria VK zahŕňa volfrám a titán.Nástroje založené na týchto komponentoch majú zvýšenú odolnosť proti opotrebeniu, ale úroveň odolnosti proti nárazu je nízka. Zariadenia na tomto základe sa používajú na spracovanie liatiny.
Zliatina volfrámu, titánu a kobaltu je použiteľná pre všetky druhy železa.
Syntéza volfrámu, titánu, tantalu a kobaltu sa používa v špeciálnych prípadoch, keď sú iné materiály neúčinné.
Karbidové zliatiny sa vyznačujú vysokou úrovňouodolnosť voči teplote. Volfrámové materiály si môžu zachovať svoje vlastnosti s HRC 83-90 a volfrám s titánom - s HRC 87-92 pri teplotách od 800 do 950 °C, čo umožňuje pracovať pri vysokej rýchlosti rezu (od 500 m / min až 2700 m / min pri spracovaní hliníka).
Na obrábanie dielov s odporomna hrdzavenie a zvýšené teploty sa používajú nástroje z jemnozrnných zliatin radu OM. Akosť VK6-OM je vhodná na dokončovanie a VK10-OM a VK15-OM sú vhodné na polodokončovanie a hrubovanie.
Ešte efektívnejšie pri práci sSupertvrdé nástrojové materiály sérií BK10-XOM a BK15-XOM majú „ťažké“ detaily. Nahrádzajú karbid tantalu karbidom chrómu, vďaka čomu sú odolnejšie aj pri vystavení vysokým teplotám.
Na zvýšenie úrovne pevnosti dosky vyrobenej zpevnú látku, uchýlite sa k jej pokrytiu ochrannou fóliou. Používa sa karbid titánu, nitrid a karbonit, ktoré sa nanášajú vo veľmi tenkej vrstve. Hrúbka sa pohybuje od 5 do 10 mikrónov. V dôsledku toho sa vytvorí jemnozrnná vrstva karbidu titánu. Tieto doštičky majú až trikrát dlhšiu životnosť nástroja ako doštičky bez povlaku, čím sa rýchlosť rezania zvyšuje o 30 %.
V niektorých prípadoch sa používajú cermetové materiály, ktoré sa získavajú z oxidu hlinitého s prídavkom volfrámu, titánu, tantalu a kobaltu.
Minerálna keramika
Na rezné nástroje použite minerálkeramika TsM-332. Vyznačuje sa odolnosťou voči zvýšeným teplotám. Index tvrdosti HRC sa pohybuje od 89 do 95 pri 1200 ° C. Materiál sa tiež vyznačuje odolnosťou proti opotrebeniu, čo umožňuje spracovanie ocele, liatiny a neželezných zliatin pri vysokých rezných rýchlostiach.
Tiež na výrobu rezných nástrojovpoužite cermet série B. Je založený na oxide a karbidu. Zavedenie karbidu kovu, ako aj molybdénu a chrómu do zloženia minerálnej keramiky, pomáha optimalizovať fyzikálno-mechanické vlastnosti cermetu a eliminuje jeho krehkosť. Zvyšuje sa rýchlosť rezania. Polodokončovanie a konečná úprava prípravkom na báze cermetu sa používa pre šedú tvárnu liatinu, ťažko obrobiteľnú oceľ a množstvo farebných kovov. Proces sa uskutočňuje rýchlosťou 435-1000 m / min. Rezaná keramika je odolná voči teplotám. Jeho tvrdosť na stupnici je 90-95 HRC pri 950-1100 °C.
Na spracovanie ochladeného železa,odolná liatina, ale aj sklolaminát sa používa nástroj, ktorého rezná časť je vyrobená z pevných látok s obsahom nitridu bóru a diamantov. Index tvrdosti Elbora (nitrid bóru) je približne rovnaký ako index tvrdosti diamantu. Jeho teplotná odolnosť je dvakrát vyššia ako u druhého. Elbor je pozoruhodný svojou inertnosťou voči železným materiálom. Konečná úroveň pevnosti jeho polykryštálov v tlaku je 4-5 GPa (400-500 kgf / mm2) a pri ohýbaní - 0,7 GPa (70 kgf / mm2). Teplotná odolnosť je až na hranici 1350-1450°C.
Za zmienku stojí aj diamant na syntetikezaložené na balasoch radu ASB a carbonade radu ASPK. Reaktivita týchto látok voči materiálom obsahujúcim uhlík je vyššia. Preto sa používa na ostrenie dielov z neželezných kovov, zliatin s vysokým obsahom kremíka, tvrdých materiálov VK10, VK30, ako aj nekovových povrchov.
Index odporu karbonádových fréz je 20-50 krát vyšší ako úroveň odolnosti tvrdých zliatin.
Aké zliatiny sú široko používané v priemysle?
Inštrumentálnemateriálov. Druhy používané v Rusku, USA a Európe sú väčšinou bez volfrámu. Patria do série KNT016 a TH020. Tieto modely sa stali náhradou za triedy T15K6, T14K8 a VK8. Používajú sa na spracovanie konštrukčných ocelí, nehrdzavejúcej ocele a nástrojových materiálov.
Nové požiadavky na materiály nástrojovkvôli nedostatku volfrámu a kobaltu. Práve s týmto faktorom sa v USA, európskych krajinách a Rusku neustále vyvíjajú alternatívne spôsoby získavania nových tvrdých zliatin bez obsahu volfrámu.
Napríklad inštrumentálne materiályvyrábané americkou spoločnosťou Adamas Carbide Co zo série Titan 50, 60, 80, 100 obsahujú karbid, titán a molybdén. Zvýšenie čísla udáva stupeň pevnosti materiálu. Výkon nástrojových materiálov tohto vydania znamená vysokú úroveň pevnosti. Napríklad séria Titan100 má pevnosť v ťahu 1000 MPa. Je to konkurent keramiky.
