Pentru a asigura eficiența instrumentelor de tăiere este necesară pentru a produce o porțiune de lucru dintr-un material care are proprietățile fizico-mecanice specifice complexe (niveluri ridicate de duritate, rezistență la uzură, rezistență la căldură etc.). Materialele care îndeplinesc cerințele acestui complex, posibilitatea de tăiere, cunoscut sub numele de materiale de scule. Luați în considerare fizic la proprietățile mecanice ale materialelor de scule.
Pentru a pătrunde în straturile de suprafață ale piesei de prelucrat care trebuie prelucrate, lamele de tăiere ale părții de lucru a sculelor trebuie să fie realizate din materiale cu duritate ridicată. Duritatea materialelor sculelor poate fi naturală (adică, caracteristică materialului în timpul formării sale) sau este realizată prin tratament special. De exemplu, oțelul instrumental în stare de livrare de la uzinele metalurgice poate fi ușor prelucrat prin tăiere. După prelucrare, tratarea termică, măcinarea și ascuțirea sculelor din oțel, rezistența și duritatea lor cresc brusc.
Duritatea este determinată de diverse metode. Duritatea lui Rockwell este notată cu numerele care caracterizează numărul de duritate și literele HR cu o scală de duritate A, B sau C (de exemplu, HRC). Duritatea oțelurilor de scule tratate termic este măsurată pe o scară de C Rockwell și exprimată în unități HRC convenționale. Operația cea mai stabilă și mai puțin uzura uneltelor de lamă din oțel de scule și tratat termic, se realizează atunci când duritatea HRC 63. 64. La un inferior duritate creste uzura lamei sculei, iar la o lame de duritate mai mare începe să se prăbușească din cauza fragilității excesive.
Fier, având o duritate de 35 HRC 30. instrumente manipulate în mod satisfăcător din oțel de scule tratat termic (HRC 63. 64) T. E. La un raport de duritate aproximativ egal cu doi. Pentru tratarea metalului tratat termic (HRC 45. 55) este necesar să se utilizeze instrumente realizate numai din carburi sinterizate. duritatea lor este măsurată prin Rockwell și are o valoare de HRA 87. 93. duritate ridicată a materialelor sintetice instrument permite utilizarea lor pentru prelucrarea oțelurilor călite.
În procesul de tăiere, forțele de tăiere sunt aplicate pe partea de lucru a sculelor, ajungând la 10 kN sau mai mult. Sub acțiunea acestor forțe, în materialul părții de lucru apar stresuri mari. Pentru a se asigura că aceste tensiuni nu duc la distrugerea sculei, materialele sculei utilizate pentru fabricarea acesteia trebuie să aibă o rezistență suficient de ridicată.
Printre toate materialele sculelor, oțelul de scule este cea mai bună combinație de caracteristici de rezistență. Din acest motiv, partea de lucru a uneltelor fabricate din oțeluri de scule rezistă cu succes naturii complexe a încărcării și poate lucra la compresiune, torsiune, îndoire și întindere.
Ca urmare a eliberării intensive a căldurii în timpul tăierii metalelor, lamele sculei sunt încălzite, iar suprafețele lor sunt în cea mai mare măsură. La o temperatură de încălzire sub temperatura critică (pentru diferite materiale are valori diferite), starea structurală și duritatea materialului sculei nu se modifică. Dacă temperatura de încălzire depășește temperatura critică, materialul suferă modificări structurale și reducerea durității. Temperatura critică se numește și temperatura roșiatică. În inima termenului "rezistență roșie" este proprietatea fizică a metalelor atunci când este încălzită la 600 ° C emit o lumină roșie închisă. Roșeața este capacitatea unui material de a menține duritatea ridicată și rezistența la uzură la temperaturi ridicate. În centrul său, roșeața înseamnă rezistența la căldură a materialelor sculelor. Rezistența la căldură a diverselor materiale de scule variază într-o gamă largă: 220. 1800 ° C.
Creșterea eficienței sculei de tăiere se poate realiza nu numai prin creșterea temperaturii materialului instrument de os, dar, de asemenea, din cauza condițiilor îmbunătățite pentru îndepărtarea căldurii generată în timpul lama de tăiere a sculei și cauzarea încălzirea acestuia până la temperaturi ridicate. Cu cât mai mare cantitatea de căldură îndepărtată din lama în interiorul sculei, este mai scăzută temperatura la suprafețele de contact. Conductivitatea termică a materialelor de scule depinde de compoziția lor chimică și temperatura de încălzire.
De exemplu, prezența în oțel a unor astfel de elemente de aliere ca tungsten și vanadiu, reduce conducător de căldură proprietăți ale oțelurilor de scule, alierea și titan lor, cobalt și molibden, dimpotrivă, crește în mod semnificativ.
Valoarea coeficientului de frecare al materialului semifabricat din materiale de scule depinde de compoziția chimică și proprietățile fizico-mecanice ale materialelor în perechi de contact, precum și tensiunile de contact de pe suprafețele de frecare, și viteza de alunecare.
Coeficientul de frecare asociat relație funcțională cu forța de frecare și forțele de frecare care lucrează pe calea de alunecare reciprocă între sculă și piesa de prelucrat, astfel încât valoarea acestui factor afectează durabilitatea materialelor de scule.
Interacțiunea instrumentului cu materialul prelucrat are loc în condiții de contact permanent (mobil). În acest caz, ambele corpuri care formează o pereche de frecare se uzează reciproc.
Materialul fiecăruia dintre corpurile de interacțiune are:
- proprietatea de abraziune a materialului cu care interacționează;
- rezistența la uzură, adică capacitatea unui material de a rezista acțiunii abrazive a unui alt material.
Pânzele de uzură ale sculelor se produc în timpul întregii perioade de interacțiune cu materialul prelucrat. Ca rezultat, lamele de scule pierd unele dintre proprietățile lor de tăiere, se schimbă forma suprafețelor de lucru ale sculei.
Rezistența la uzură nu este o proprietate invariabilă a materialelor sculelor, depinde de condițiile de tăiere.
Materialele instrumentale moderne îndeplinesc cerințele discutate mai sus. Ele sunt împărțite în următoarele grupuri:
- oțeluri de unelte;
- aliaje grele (cermet);
- minerale ceramice și cermete;
- compoziții sintetice de nitrură de bor;
- diamante sintetice.
Oțelurile instrumentale sunt împărțite în carbon, aliaj și oțel de mare viteză.
Oțelul din oțel carbon este utilizat pentru a face unelte care funcționează la viteze reduse de tăiere.
Principalele proprietăți ale oțelurilor din oțel carbon sunt duritatea ridicată (HRC 62,65) și rezistența la temperatură scăzută.
Din clasele de oțel U9 și U10A faceți ferăstraie; din clasele de oțel U11; U11A; U12 - robinete de mână etc.
Rezistența la temperatură a oțelurilor de grade U10A. U13A 220 ° C, prin urmare, se recomandă aplicarea sculei din aceste oțeluri la viteza de tăiere 8. 10 m / min.
Aliaj de oțel de scule conform elementelor majore de aliere pot fi crom (X), crom-siliciu (TC), tungsten (V) urlător hromovolframomargantse- (HVG) și altele.
Din oțel de gradul X, sunt fabricate robinete și matrițe, din oțel 9XS - burghie, măturări, robinete și matrițe. Oțelul B1 este recomandat pentru fabricarea de burghie mici, robinete și răzătoare.
Rezistența la temperatură a oțelurilor de unelte aliate este de 350,400 ° C, deci vitezele de tăiere admise pentru o unealtă din aceste oțeluri sunt de 1,2. De 1,5 ori mai mare decât pentru uneltele realizate din oțeluri pentru unelte de carbon.
Oțelurile de tăiere rapidă, în funcție de proprietățile de tăiere, sunt împărțite în productivitate normală și mărită. Oțelurile cu performanțe normale includ oțelurile de tungsten de gradul P18; P9; Oțelurile P9F5 și oțelurile de tungsten-molibden din clasele R6MZ; P6M5, care păstrează o duritate de cel puțin HRC 58 la o temperatură de 620 ° C Pentru oțelurile cu o productivitate sporită, oțelurile de mărci Р18Ф2 se referă; R14F4; R6M5K5; R9M4K8; R9K5; R9K10; R10K5F5; P18K5F2, care păstrează duritatea HRC 64 la o temperatură de 630,640 ° C.
Performanța a devenit normală - 65 HRC duritate, rezistență la temperaturi de 620 ° C, rezistența la încovoiere 3. 4 GPa (300 la 400 de kgf / mm2) - sunt proiectate pentru prelucrarea oțelurilor carbon și aliate, cu o rezistență la tracțiune la încovoiere de până la 1 GPa (100 kgf / mm 2), fontă cenușie și metale neferoase. Oțeluri de mare viteză îmbunătățită performanța dopați cobalt sau vanadiu (duritate HRC 70. 78, 630. Rezistența de temperatură de 650 ° C, rezistența la încovoiere 2.5. 2.8 GPa sau 250. 280 kgf / mm2), destinate tratamentului dur oțeluri și aliaje și o rezistență la încovoiere de peste 1 GPa (100 kgf / mm2) - pentru prelucrarea aliajelor de titan.
Toate sculele fabricate din oțeluri de scule sunt supuse unui tratament termic. Uneltele de oțel de mare viteză pot funcționa la viteze mai mari de tăiere decât uneltele realizate din oțeluri de unelte carbon și aliate.
Aliajele solide sunt împărțite în ceramică ceramică și minerală. Forma plăcilor din aceste aliaje depinde de proprietățile lor mecanice. Uneltele echipate cu plăci din aliaj dur permit lucrul la viteze mai mari de tăiere în comparație cu sculele din oțel de mare viteză.
Volframotitanotantalovye TTC aliaje de grup constau din carburi de titan, wolfram, tantal și cobalt. Pentru fabricarea de scule aschietoare utilizate aliaje și clasele TT7K12 TT10K8B conținând 7 și 10% carbură de titan și tantal, 8 și 12% carbură de cobalt (restul - carbură de wolfram). Utilajul acestor aliaje este folosit în condiții de prelucrare deosebit de dificile, când utilizarea altor materiale de scule este ineficientă.
Aliajele dure au o rezistență la temperaturi ridicate. carburilor de wolfram păstrează o duritate HRC 83. 90 și volframotitanovye - HRC 87. 92 la o temperatură de 800 950 ° C, ceea ce permite ca instrumentul să funcționeze aliaje la viteze mari de așchiere (până la 500 m / min, în prelucrarea oțelurilor și până la 2700 m / min la prelucrarea aluminiului).
Pentru prelucrarea de rezistente la coroziune și alte oțeluri dure și aliaje sunt instrumente de aliaje fin granulate OM Grupa rezistentă la căldură: aliaj VK6-OM - finisare si aliaje VK10-OM si VK15-OM - pentru mediu pentru prelucrare dur. Chiar și mai eficiente pentru tratarea materialelor greu de rezolvat, folosind instrumentele claselor de metal dur BK10-XOM și VK15-Hom, care se înlocuiește cu carbură de tantal, carbură de crom. Alierea aliajelor de carbură de crom crește duritatea și rezistența lor la temperaturi ridicate.
Pentru a crește rezistența, plăcile din aliaj dur sunt îmbrăcate, adică acoperite cu filme de protecție. Rezistențele la uzură din carburi, nitruri și carbonuri de titan, aplicate cu un strat subțire (grosime de 5,10 μm) pe suprafața plăcilor de carbură sunt utilizate pe scară largă. Pe suprafața acestor plăci se formează un strat de carbură de titan cu granulație fină, având duritate ridicată, rezistență la uzură și rezistență chimică la temperaturi ridicate. Rezistența la uzură a plăcilor acoperite cu carburi este de trei ori mai mare decât rezistența la uzură a plăcilor neacoperite, ceea ce permite o creștere a vitezei de tăiere cu 25-30%.
În anumite condiții, materialele minerale-ceramice obținute din oxid de aluminiu cu aditivi de tungsten, titan, tantal și cobalt sunt utilizați ca material instrumental.
Pentru unelte de tăiere ceramice minerale folosite marca CM-332, care are o rezistență la temperaturi ridicate (duritate HRC 89. 95 la 1200 ° C) și rezistența la uzură, care permite prelucrarea oțelului, fontă și aliaje feroase, la viteze mari de tăiere (de exemplu, transformarea din fontă la Finish Viteza de tăiere de 3700 mm / min, care este de două ori mai mare viteză de tăiere a sculei de prelucrare Carbide). Un dezavantaj al ceramicii minerale de brand CM-332 este crescut fragilitate.
Pentru fabricarea sculelor așchietoare aplica si decupare ceramice (cermet) mărcile B3; 60-FOC; 63-FOC, care este un oxid de compus din carbură (alumină cu 40% aditiv 30. carburile de wolfram și molibden). Introducerea ceramicii minerale carburi metalice (sau uneori metale pure - molibden, crom) îmbunătățește proprietățile sale interacțiuni fizice și mecanice (în particular, reduce friabilitatea) și sporește eficiența prelucrării prin creșterea vitezei de așchiere. Mediu pentru a termina instrument de prelucrare a pieselor din fontă cenușie cermet turnate, dure din oțel, iar unele aliaje de metale neferoase produse prin viteza de tăiere 435. 1000 m / min fără lichid de răcire (lichid de răcire) în zona de tăiere. Ceramica de tăiere are ridicată temperaturostoyko- Stu (duritate HRC 90. 95 la o temperatură de 950 1100 ° C).
Pentru prelucrarea oțelurilor călite (HRC 40. 67), fontă ductilă (HB 200. 600) de tip Carbide VK25 și VK15 și fibră de sticlă instrument utilizat, piesa de tăiere este realizată din materiale extradure (CTM) pe bază de nitrură de bor și diamant. In tratarea pieselor din oțeluri călite și fier ductil aplică un instrument făcut dintr-un policristalină mare (diametru 3 până la 6 mm și o lungime de 4. 5 mm) pe baza nitrura cubica de bor (CBN P). Duritatea CBN P se apropie de duritatea diamant și rezistența termică este de două ori mai mare rezistență la temperaturi de diamant. Elbor P este inert chimic față de materialele pe bază de fier. rezistență la tracțiune 4. 5 policristale compresiune GPa (400 -500 kgf / mm2) incovoiere - 0,7 GPa (70 kgf / mm2) Rezistență la temperaturi 1350. 1450 ° C
Din celelalte STM folosite pentru tăiere, este necesar să notăm balsurile sintetice (marca ASB) și carbonado (marca ASPC). Carbonado este mai activ din punct de vedere chimic la materialele cu conținut de carbon, deci este folosit pentru răsucirea pieselor din metale neferoase, aliaje de înaltă silice, aliaje dure VK10. VK30, materiale nemetalice. Durabilitatea mașinilor de tăiat cu unelte de carbon este de 20 de ori mai mare decât duritatea vârfului de carbură.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: