วัสดุเครื่องมือหลัก: ประเภทเกรดคุณสมบัติลักษณะวัสดุการผลิต

ข้อกำหนดพื้นฐานสำหรับวัสดุเครื่องมือ- การมีความแข็งความต้านทานต่อการสึกหรอความร้อน ฯลฯ การปฏิบัติตามเกณฑ์เหล่านี้ทำให้สามารถตัดได้ ในการนำเข้าสู่ชั้นผิวของผลิตภัณฑ์ที่กำลังดำเนินการใบมีดสำหรับตัดชิ้นงานต้องทำจากโลหะผสมที่แข็งแรง ความแข็งอาจเป็นไปตามธรรมชาติหรือได้มา

ตัวอย่างเช่นเหล็กกล้าเครื่องมือที่ผลิตจากโรงงานการผลิตนั้นง่ายต่อการตัด หลังจากการแปรรูปทางกลและความร้อนเช่นเดียวกับการเจียรและการลับคมระดับความแข็งแรงและความแข็งจะเพิ่มขึ้น

ความแข็งถูกกำหนดอย่างไร?

คุณสมบัติสามารถกำหนดได้หลายวิธีเหล็กกล้าเครื่องมือมีความแข็งแบบ Rockwell ความแข็งมีการกำหนดตัวเลขเช่นเดียวกับตัวอักษร HR ที่มีมาตราส่วน A, B หรือ C (เช่น HRC) การเลือกใช้วัสดุเครื่องมือขึ้นอยู่กับประเภทของโลหะที่กำลังแปรรูป

ระดับการทำงานที่เสถียรที่สุดและใบมีดที่ผ่านการอบชุบด้วยความร้อนต่ำสามารถทำได้โดยใช้ HRC ที่ 63 หรือ 64 ที่ค่าที่ต่ำกว่าคุณสมบัติของวัสดุเครื่องมือจะไม่สูงนักและที่ความแข็งสูงจะเริ่มแตกเนื่องจากความเปราะ

โลหะที่มีความแข็ง HRC 30-35ได้รับการประมวลผลอย่างสมบูรณ์แบบด้วยเครื่องมือเหล็กที่ผ่านการอบชุบด้วยความร้อนด้วยอัตรา HRC ที่ 63–64 ดังนั้นอัตราส่วนของตัวบ่งชี้ความแข็งคือ 1: 2

สำหรับการแปรรูปโลหะด้วย HRC 45-55ใช้อุปกรณ์ติดตั้งที่ใช้โลหะผสมแข็ง ตัวบ่งชี้คือ HRA 87-93 สามารถใช้วัสดุสังเคราะห์เมื่อตัดเฉือนเหล็กชุบแข็ง

ความแข็งแรงของวัสดุเครื่องมือ

ในระหว่างขั้นตอนการตัดชิ้นส่วนการทำงานจะได้รับผลกระทบจากแรง 10 kN ขึ้นไป กระตุ้นให้เกิดแรงดันไฟฟ้าสูงซึ่งอาจนำไปสู่การทำลายเครื่องมือได้ เพื่อป้องกันไม่ให้สิ่งนี้เกิดขึ้นวัสดุตัดต้องมีปัจจัยด้านความแข็งแรงสูง

การผสมผสานที่ดีที่สุดของลักษณะความแข็งแรงมีเหล็กกล้าเครื่องมือ ชิ้นส่วนการทำงานที่ทำจากพวกเขาสามารถทนต่องานหนักได้อย่างสมบูรณ์แบบและสามารถทำงานภายใต้การบีบอัดแรงบิดการงอและการยืดได้

ผลกระทบของอุณหภูมิความร้อนวิกฤตต่อใบมีดเครื่องมือ

เมื่อเกิดความร้อนเมื่อตัดโลหะใบมีดของพวกเขาต้องได้รับความร้อนในระดับที่สูงกว่า - พื้นผิวของมัน เมื่ออุณหภูมิต่ำกว่าเครื่องหมายวิกฤต (สำหรับวัสดุแต่ละชนิดมีของตัวเอง) โครงสร้างและความแข็งจะไม่เปลี่ยนแปลง หากอุณหภูมิความร้อนสูงกว่าค่ามาตรฐานที่อนุญาตระดับความแข็งจะลดลง อุณหภูมิวิกฤตเรียกว่าความคงทนของสีแดง

คำว่า“ ความคงทนของสีแดง” หมายถึงอะไร?

สีแดงเป็นคุณสมบัติของโลหะเมื่อเมื่อได้รับความร้อนถึงอุณหภูมิ 600 ° C จะส่องแสงเป็นสีแดงเข้ม คำนี้มีความหมายว่าโลหะยังคงมีความแข็งและทนทานต่อการสึกหรอ ที่แกนกลางคือความสามารถในการทนต่ออุณหภูมิสูง สำหรับวัสดุต่างๆมีขีด จำกัด ตั้งแต่ 220 ถึง 1800 ° C

ประสิทธิภาพของเครื่องมือตัดจะเพิ่มขึ้นได้อย่างไร?

วัสดุเครื่องมือตัดพวกเขาโดดเด่นด้วยฟังก์ชันการทำงานที่เพิ่มขึ้นในขณะที่เพิ่มความต้านทานต่ออุณหภูมิและปรับปรุงการกำจัดความร้อนที่เกิดขึ้นบนใบมีดระหว่างการตัด ความร้อนจะเพิ่มอุณหภูมิ

ยิ่งนำความร้อนออกจากใบมีดเข้าไปในส่วนลึกของอุปกรณ์มากเท่าใดตัวบ่งชี้อุณหภูมิบนพื้นผิวสัมผัสก็จะยิ่งต่ำลงเท่านั้น ระดับของการนำความร้อนขึ้นอยู่กับองค์ประกอบและความร้อน

ตัวอย่างเช่นเนื้อหาขององค์ประกอบเช่นทังสเตนและวาเนเดียมในเหล็กทำให้ระดับการนำความร้อนลดลงและส่วนผสมของไททาเนียมโคบอลต์และโมลิบดีนัมทำให้เพิ่มขึ้น

ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานของการเลื่อนขึ้นอยู่กับอะไร?

ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานเลื่อนขึ้นอยู่กับองค์ประกอบและคุณสมบัติทางกายภาพของคู่สัมผัสของวัสดุตลอดจนค่าของความเค้นบนพื้นผิวที่มีแรงเสียดทานและการเลื่อน ค่าสัมประสิทธิ์มีผลต่อความต้านทานการสึกหรอของวัสดุ

การทำงานร่วมกันของเครื่องมือกับวัสดุที่ผ่านกระบวนการจะเกิดขึ้นโดยมีหน้าสัมผัสที่เคลื่อนไหวตลอดเวลา

วัสดุเครื่องมือมีพฤติกรรมอย่างไรในกรณีนี้? ประเภทของพวกเขาสึกหรอไม่แพ้กัน

พวกเขามีลักษณะ:

• ความสามารถในการลบโลหะที่สัมผัส
• ความสามารถในการแสดงความต้านทานต่อการสึกหรอนั่นคือต้านทานการเสียดสีของวัสดุอื่น

การสึกหรอของใบมีดเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่อง ด้วยเหตุนี้อุปกรณ์จึงสูญเสียคุณสมบัติและรูปร่างของพื้นผิวการทำงานก็เปลี่ยนไปเช่นกัน

ดัชนีความต้านทานการสึกหรออาจแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับสภาวะที่กำลังทำการตัด

เหล็กกล้าเครื่องมือแบ่งออกเป็นกลุ่มใดบ้าง?

วัสดุอุปกรณ์หลักสามารถแบ่งออกเป็นประเภทต่างๆดังต่อไปนี้:

• เซอร์เมท (โลหะผสมแข็ง);
• เซอร์เมทหรือเซรามิกแร่
• โบรอนไนไตรด์จากวัสดุสังเคราะห์
• เพชรสังเคราะห์
• เหล็กกล้าเครื่องมือที่ใช้คาร์บอน

เหล็กเครื่องมือสามารถเป็นคาร์บอนโลหะผสมและความเร็วสูง

เหล็กกล้าเครื่องมือที่ใช้คาร์บอน

สารคาร์บอเนเซียสเริ่มถูกนำมาใช้ในการผลิตเครื่องมือ ความเร็วในการตัดต่ำ

เหล็กกล้าเครื่องมือมีเครื่องหมายอย่างไร?วัสดุถูกกำหนดด้วยตัวอักษร (ตัวอย่างเช่น "U" หมายถึงคาร์บอเนต) และตัวเลข (ตัวบ่งชี้ที่สิบของเปอร์เซ็นต์ของปริมาณคาร์บอน) การมีตัวอักษร "A" ที่ส่วนท้ายของเครื่องหมายแสดงถึงคุณภาพของเหล็ก (เนื้อหาของสารเช่นกำมะถันและฟอสฟอรัสไม่เกิน 0.03%)

วัสดุคาร์บอเนตมีความแข็ง 62–65 HRC และทนต่ออุณหภูมิในระดับต่ำ

เกรดของวัสดุเครื่องมือ U9 และ U10A ใช้ในการผลิตเลื่อยและซีรีส์ U11, U11A และ U12 มีไว้สำหรับต๊าปมือและเครื่องมืออื่น ๆ

ระดับความต้านทานต่ออุณหภูมิของเหล็กในซีรีส์ U10A, U13A คือ 220 ° C จึงขอแนะนำให้ใช้เครื่องมือที่ทำจากวัสดุดังกล่าวที่ความเร็วตัด 8-10 ม. / นาที

โลหะผสมเหล็ก

วัสดุเครื่องมือโลหะผสมสามารถเป็นได้โครเมียมโครเมียม - ซิลิกอนทังสเตนและโครเมียม - ทังสเตนที่มีส่วนผสมของแมงกานีส ชุดดังกล่าวระบุด้วยตัวเลขและยังมีการทำเครื่องหมายด้วยตัวอักษร ตัวเลขหลักด้านซ้ายแรกระบุปัจจัยปริมาณคาร์บอนในหน่วยสิบหากเนื้อหาขององค์ประกอบน้อยกว่า 1% ตัวเลขทางด้านขวาแสดงถึงเปอร์เซ็นต์การผสมเฉลี่ย

วัสดุเครื่องมือเกรด X เหมาะสำหรับทำต๊าปและดาย Steel B1 ใช้สำหรับการผลิตดอกสว่านดอกต๊าปและรีมเมอร์ขนาดเล็ก

ระดับความต้านทานต่ออุณหภูมิของสารอัลลอยด์คือ 350-400 ° C ดังนั้นความเร็วในการตัดจึงสูงกว่าโลหะผสมคาร์บอนหนึ่งเท่าครึ่ง

เหล็กกล้าอัลลอยด์สูงใช้ทำอะไร?

วัสดุเครื่องมือต่างๆได้อย่างรวดเร็วใบมีดใช้ในการผลิตดอกสว่านเคาเตอร์ซิงค์และดอกต๊าป มีการทำเครื่องหมายด้วยตัวอักษรและตัวเลข องค์ประกอบที่สำคัญของวัสดุ ได้แก่ ทังสเตนโมลิบดีนัมโครเมียมและวานาเดียม

เหล็กกล้าความเร็วสูงแบ่งออกเป็นสองประเภท: ปกติและประสิทธิภาพสูง

เหล็กที่มีประสิทธิภาพปกติ

ไปยังประเภทของเหล็กที่มีระดับปกติผลผลิตรวมถึงเกรด P18, P9, P9F5 และโลหะผสมทังสเตนที่มีส่วนผสมของโมลิบดีนัมของซีรีส์ P6MZ, P6M5 ซึ่งคงความแข็งไม่ต่ำกว่า HRC 58 ที่ 620 ° C วัสดุนี้เหมาะสำหรับการตัดเฉือนเหล็กกล้าคาร์บอนและโลหะผสมต่ำเหล็กหล่อสีเทาและโลหะผสมที่ไม่ใช่เหล็ก

เหล็กที่มีผลผลิตเพิ่มขึ้น

หมวดหมู่นี้รวมถึงแบรนด์ R18F2,R14F4, R6M5K5, R9M4K8, R9K5, R9K10, R10K5F5, R18K5F2 พวกเขาสามารถรักษา HRC ที่ 64 ที่อุณหภูมิ 630 ถึง 640 ° C หมวดหมู่นี้รวมถึงวัสดุเครื่องมือที่มีความแข็งสูง เหมาะสำหรับเหล็กและโลหะผสมที่ใช้งานยากเช่นเดียวกับไทเทเนียม

โลหะผสมแข็ง

วัสดุดังกล่าว ได้แก่ :

• โลหะเซรามิก
• เซรามิกแร่

รูปร่างของเพลตขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของกลศาสตร์ เครื่องมือเหล่านี้ทำงานด้วยความเร็วตัดสูงเมื่อเทียบกับวัสดุความเร็วสูง

โลหะเผา

โลหะผสมแข็งจากเซอร์เม็ต ได้แก่ :

• ทังสเตน;
• ทังสเตนที่มีเนื้อหาไทเทเนียม
• ทังสเตนด้วยการรวมไททาเนียมและแทนทาลัม

ซีรี่ส์ VK ประกอบด้วยทังสเตนและไทเทเนียมเครื่องมือที่ใช้ส่วนประกอบเหล่านี้มีความต้านทานการสึกหรอเพิ่มขึ้น แต่ระดับความต้านทานต่อแรงกระแทกอยู่ในระดับต่ำ อุปกรณ์บนพื้นฐานนี้ใช้สำหรับการแปรรูปเหล็กหล่อ

โลหะผสมของทังสเตนไททาเนียมและโคบอลต์สามารถใช้ได้กับเหล็กทุกประเภท

การสังเคราะห์ทังสเตนไททาเนียมแทนทาลัมและโคบอลต์จะใช้ในกรณีพิเศษเมื่อวัสดุอื่นไม่ได้ผล

โลหะผสมคาร์ไบด์มีลักษณะเป็นความต้านทานต่ออุณหภูมิ วัสดุทังสเตนสามารถคงคุณสมบัติไว้ได้ด้วย HRC ที่ 83-90 และทังสเตนที่มีไททาเนียมโดยมี HRC 87-92 ที่อุณหภูมิ 800 ถึง 950 ° C ซึ่งทำให้สามารถทำงานที่ความเร็วตัดสูงได้ (ตั้งแต่ 500 ม. / นาทีถึง 2700 ม. / นาทีเมื่อแปรรูปอลูมิเนียม)

สำหรับการตัดเฉือนชิ้นส่วนที่มีความต้านทานสำหรับการเกิดสนิมและอุณหภูมิที่สูงขึ้นจะใช้เครื่องมือจากซีรีส์ OM ของโลหะผสมเนื้อละเอียด เกรด VK6-OM เหมาะสำหรับการเก็บผิวละเอียดและ VK10-OM และ VK15-OM เหมาะสำหรับงานกึ่งสำเร็จและงานหยาบ

มีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้นเมื่อทำงานกับชิ้นส่วนที่ "ยาก" ครอบครองโดยวัสดุเครื่องมือที่มีความแข็งสูงของซีรีส์ BK10-XOM และ BK15-XOM พวกเขาแทนที่แทนทาลัมคาร์ไบด์ด้วยโครเมียมคาร์ไบด์ซึ่งทำให้ทนทานมากขึ้นแม้ว่าจะสัมผัสกับอุณหภูมิสูงก็ตาม

เพื่อเพิ่มระดับความแข็งแรงของแผ่นที่ทำจากสารทึบหันไปใช้ฟิล์มป้องกัน ใช้ไทเทเนียมคาร์ไบด์ไนไตรด์และคาร์บอไนต์ซึ่งใช้ในชั้นที่บางมาก ความหนาตั้งแต่ 5 ถึง 10 ไมครอน ผลลัพธ์ที่ได้คือชั้นของไทเทเนียมคาร์ไบด์ที่มีเนื้อละเอียด เม็ดมีดเหล่านี้มีอายุการใช้งานยาวนานกว่าเม็ดมีดที่ไม่เคลือบผิวถึงสามเท่าทำให้ความเร็วในการตัดเพิ่มขึ้น 30%

ในบางกรณีจะใช้วัสดุเซอร์เมทซึ่งได้จากอลูมิเนียมออกไซด์โดยมีทังสเตนไททาเนียมแทนทาลัมและโคบอลต์

เซรามิกแร่

สำหรับเครื่องมือตัดให้ใช้แร่เซรามิกส์ TsM-332 มีความต้านทานต่ออุณหภูมิที่สูงขึ้น ดัชนีความแข็ง HRC อยู่ในช่วง 89 ถึง 95 ที่ 1200 ° C นอกจากนี้วัสดุยังมีความทนทานต่อการสึกหรอซึ่งช่วยให้สามารถแปรรูปเหล็กเหล็กหล่อและโลหะผสมที่ไม่ใช่เหล็กด้วยความเร็วตัดสูง

ในการประดิษฐ์เครื่องมือตัดด้วยใช้เซอร์เมทของซีรีส์ B มันขึ้นอยู่กับออกไซด์และคาร์ไบด์ การนำโลหะคาร์ไบด์เช่นเดียวกับโมลิบดีนัมและโครเมียมเข้าสู่องค์ประกอบของเซรามิกแร่ช่วยเพิ่มคุณสมบัติทางฟิสิกส์เชิงกลของเซอร์เม็ทและขจัดความเปราะบาง ความเร็วในการตัดเพิ่มขึ้น การตกแต่งกึ่งสำเร็จรูปและการตกแต่งด้วยตัวยึดที่ทำจากเซอร์เมทใช้สำหรับเหล็กดัดสีเทาเหล็กที่ตัดยากและโลหะที่ไม่ใช่เหล็กจำนวนหนึ่ง กระบวนการนี้ดำเนินการด้วยความเร็ว 435-1000 ม. / นาที การตัดเซรามิกทนต่ออุณหภูมิ ความแข็งของเครื่องชั่งคือ HRC 90-95 ที่ 950-1100 ° C

สำหรับการแปรรูปเหล็กชุบแข็งเหล็กหล่อที่ทนทานเช่นเดียวกับไฟเบอร์กลาสเป็นเครื่องมือที่ใช้ส่วนการตัดทำจากสารทึบที่มีโบรอนไนไตรด์และเพชร ดัชนีความแข็งของ Elbor (โบรอนไนไตรด์) มีค่าใกล้เคียงกับของเพชร ความต้านทานต่ออุณหภูมิเป็นสองเท่าของรุ่นหลัง Elbor มีความโดดเด่นในเรื่องความเฉื่อยต่อวัสดุเหล็ก ระดับความแข็งแรงสูงสุดของโพลีคริสตัลในการบีบอัดคือ 4-5 GPa (400-500 kgf / mm²) และเมื่อดัด - 0.7 GPa (70 kgf / mm²). ทนต่ออุณหภูมิได้ถึงขีด จำกัด 1350-1450 ° C

สิ่งที่ควรทราบก็คือเพชรสังเคราะห์ขึ้นอยู่กับบัลลาสของซีรีส์ ASB และคาร์โบนาโดของซีรีส์ ASPK ความสามารถในการเกิดปฏิกิริยาต่อวัสดุที่มีคาร์บอนสูงกว่า นั่นคือเหตุผลที่ใช้สำหรับการลับคมชิ้นส่วนที่ทำจากโลหะที่ไม่ใช่เหล็กโลหะผสมที่มีส่วนผสมของซิลิกอนสูงวัสดุแข็ง VK10 VK30 รวมถึงพื้นผิวที่ไม่ใช่โลหะ

ดัชนีความต้านทานของหัวกัดคาร์บอเนดสูงกว่าระดับความต้านทานของโลหะผสมแข็ง 20-50 เท่า

โลหะผสมชนิดใดที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรม?

เป็นเครื่องมือวัสดุ สายพันธุ์ที่ใช้ในรัสเซียสหรัฐอเมริกาและยุโรปส่วนใหญ่ไม่มีทังสเตน เป็นของซีรีส์ KNT016 และ TH020 โมเดลเหล่านี้ได้กลายมาแทนที่เกรด T15K6, T14K8 และ VK8 ใช้สำหรับการแปรรูปเหล็กโครงสร้างสแตนเลสและวัสดุเครื่องมือ

ข้อกำหนดใหม่สำหรับวัสดุเครื่องมือเนื่องจากการขาดทังสเตนและโคบอลต์ ด้วยปัจจัยนี้เองที่ทำให้วิธีการทางเลือกในการได้รับโลหะผสมแข็งที่ปราศจากทังสเตนใหม่ได้รับการพัฒนาอย่างต่อเนื่องในสหรัฐอเมริกาประเทศในยุโรปและรัสเซีย

ตัวอย่างเช่นวัสดุอุปกรณ์ผลิตโดย บริษัท อเมริกัน Adamas Carbide Co ของ Titan 50, 60, 80, 100 series ประกอบด้วยคาร์ไบด์ไททาเนียมและโมลิบดีนัม จำนวนที่เพิ่มขึ้นบ่งบอกระดับความแข็งแรงของวัสดุ ประสิทธิภาพของวัสดุเครื่องมือในประเด็นนี้แสดงถึงความแข็งแรงในระดับสูง ตัวอย่างเช่นซีรีส์ Titan100 มีความแรง 1000 MPa เป็นคู่แข่งกับเซรามิกส์