Principalele cerințe pentru materialele sculelor sunt duritatea, rezistența la uzură, căldură etc. Respectarea acestor criterii permite tăierea. Pentru a pătrunde în straturile de suprafață ale produsului care se prelucrează, lamele pentru tăierea piesei de lucru trebuie să fie din aliaje puternice. Duritatea poate fi naturală sau dobândită.
De exemplu, oțelurile pentru scule fabricate în fabrică sunt ușor de tăiat. După prelucrarea mecanică și termică, precum și după șlefuire și ascuțire, nivelul lor de rezistență și duritate crește.
Cum se determină duritatea?
Caracteristica poate fi definită în moduri diferite. Oțelurile pentru scule au duritatea Rockwell, duritatea are o denumire numerică, precum și litera HR cu o scară de A, B sau C (de exemplu, HRC). Alegerea materialului sculei depinde de tipul de metal care este prelucrat.
Cea mai stabilă performanță și lame cu uzură redusă careau fost tratate termic, pot fi realizate cu un HRC de 63 sau 64. La o valoare mai mică, proprietățile materialelor sculelor nu sunt atât de mari, iar la duritate mare, acestea încep să se sfărâme din cauza fragilității.
Metale cu o duritate de HRC 30-35 sunt perfect prelucrate cu unelte din fier care au fost tratate termic cu un HRC de 63-64. Astfel, raportul indicatorilor de duritate este de 1:2.
Pentru prelucrarea metalelor cu HRC 45-55, trebuie folosite unelte care au la bază aliaje dure. Indicele lor este HRA 87-93. Materialele pe bază sintetică pot fi utilizate pe oțeluri călite.
Rezistența materialelor pentru scule
În timpul procesului de tăiere, se aplică o forță de 10 kN sau mai mult piesei de lucru. Provoacă tensiune în altă, ceea ce poate duce la distrugerea instrumentului. Pentru a evita acest lucru, materialele de tăiere trebuie să aibă un factor de siguranță ridicat.
Cea mai bună combinație de caracteristici de rezistență au oțelurile pentru scule. Piesa de lucru realizată din ele rezistă perfect la sarcini grele și poate funcționa la compresiune, torsiune, îndoire și întindere.
Efectul temperaturii critice de încălzire asupra lamelor sculei
Când se eliberează căldură la tăierea metalelor, lamele acestora sunt supuse încălzirii, în mai mare măsură - suprafețe. Când temperatura este sub marcajul critic (pentru fiecare material are propriul său)structura și duritatea nu se modifică. Dacă temperatura de încălzire devine mai mare decât norma admisă, atunci nivelul de duritate scade. Temperatura critică se numește duritate roșie.
Ce înseamnă termenul „duritate roșie”?
Duritatea roșie este proprietatea unui metal de a străluci roșu închis atunci când este încălzit la o temperatură de 600 °C. Termenul implică faptul că metalul își păstrează duritatea și rezistența la uzură. În esență, este capacitatea de a rezista la temperaturi ridicate. Pentru diferite materiale există o limită, de la 220 la 1800 ° C.
Cum poate fi crescută performanța sculei de tăiere?
Materialele pentru scule ale sculei de tăiere se caracterizează printr-o funcționalitate sporită, în același timp cu creșterea rezistenței la temperatură și îmbunătățirea eliminării căldurii generate pe lamă în timpul tăierii. Căldura crește temperatura.
Cu cât este îndepărtată mai multă căldură de la lama adânc în dispozitiv, cu atât temperatura de pe suprafața de contact este mai mică. Nivelul conductibilității termice depinde de compoziție și de încălzire.
De exemplu, conținutul de elemente precum wolfram și vanadiu din oțel determină o scădere a conductibilității sale termice, iar un amestec de titan, cob alt și molibden determină creșterea acestuia.
Ce determină coeficientul de frecare de alunecare?
Coeficientul de frecare de alunecare depinde de compoziția și proprietățile fizice ale perechilor de materiale în contact, precum și de valoarea tensiunii pe suprafețe,supuse frecării și alunecării. Coeficientul afectează rezistența la uzură a materialului.
Interacțiunea instrumentului cu materialul care a fost prelucrat se desfășoară cu un contact constant în mișcare.
Cum se comportă materialele instrumentale în acest caz? Unele dintre ele se uzează în mod egal.
Se caracterizează prin:
- abilitatea de a șterge metalul cu care intră în contact;
- abilitatea de a manifesta rezistență la uzură, adică de a rezista la abraziunea altui material.
Uzura lamei are loc tot timpul. Ca urmare, dispozitivele își pierd proprietățile, iar forma suprafeței lor de lucru se modifică și ea.
Rezistența la uzură poate varia în funcție de condițiile de tăiere.
În ce grupuri sunt împărțite oțelurile pentru scule?
Materiale instrumentale principale pot fi împărțite în următoarele categorii:
- cermet (aliaje dure);
- cermets sau ceramică minerală;
- nitrură de bor pe bază de material sintetic;
- diamante sintetice;
- Oțeluri de scule pe bază de carbon.
Fierul pentru scule poate fi carbon, aliaj și viteză mare.
Oțeluri de scule pe bază de carbon
Materiale carbonice au început să fie folosite pentru a face unelte. Viteza lor de tăiere este lentă.
Cum sunt marcate oțelurile pentru scule? Materialele sunt desemnate printr-o literă (de exemplu, „U” înseamnă carbon), precum și un număr (indicatori ai zecimii de procent din conținutul de carbon). Prezența literei „A” la sfârșitul marcajului indică calitatea în altă a oțelului (conținutul de substanțe precum sulf și fosfor nu depășește 0,03%).
Materialul de carbon are o duritate de 62-65 HRC și rezistență la temperaturi scăzute.
Materialele pentru scule U9 și U10A sunt folosite la fabricarea ferăstrăilor, iar seriile U11, U11A și U12 sunt concepute pentru robinete de mână și alte unelte.
Nivelul de rezistență la temperatură al oțelurilor din seria U10A, U13A este de 220 °C, de aceea se recomandă utilizarea unor scule din astfel de materiale la o viteză de tăiere de 8-10 m/min.
Fier aliat
Materialul de scule aliat poate fi crom, crom-siliciu, wolfram și crom-tungsten, cu un amestec de mangan. Astfel de serii sunt indicate prin numere și au, de asemenea, marcaje cu litere. Prima cifră din stânga indică coeficientul conținutului de carbon în zecimi dacă conținutul elementului este mai mic de 1%. Numerele din dreapta reprezintă conținutul mediu de aliere ca procent.
Materialul pentru scule de gradul X este potrivit pentru realizarea robinetelor și matrițelor. Oțelul B1 este potrivit pentru realizarea de burghie mici, robinete și alezoare.
Nivelul de rezistență la temperatură al substanțelor aliate este de 350-400 °C, deci viteza de tăiere este de o dată și jumătate mai mare decât pentrualiaj de carbon.
La ce se folosesc oțelurile în alt aliate?
La fabricarea burghiilor, frezei și robineților se folosesc diverse materiale pentru scule de tăiere rapidă. Sunt etichetate atât cu litere, cât și cu cifre. Constituenții importanți ai materialelor sunt wolfram, molibdenul, cromul și vanadiul.
HSS sunt împărțite în două categorii: normal și de în altă performanță.
Oțeluri de performanță normală
Categoria fierului cu un nivel normal de performanță include clasele R18, R9, R9F5 și aliajele de wolfram cu un amestec de molibden din seria R6MZ, R6M5, care păstrează o duritate de cel puțin HRC 58 la 620 ° C. Potrivit pentru oțeluri carbon și slab aliate, fontă cenușie și aliaje neferoase.
Oțeluri de în altă performanță
Această categorie include clasele R18F2, R14F4, R6M5K5, R9M4K8, R9K5, R9K10, R10K5F5, R18K5F2. Sunt capabili să mențină HRC 64 la temperaturi de la 630 la 640 °C. Această categorie include materiale de scule superdure. Este conceput pentru fier și aliaje greu de prelucrat, precum și pentru titan.
Metale dure
Astfel de materiale sunt:
- cermet;
- ceramica minerală.
Forma plăcilor depinde de proprietățile mecanicii. Aceste unelte funcționează la viteză mare de tăiere în comparație cu materialul de mare viteză.
Ceramica metalică
Carburele Cermet sunt:
- wolfram;
- titan tungsten;
- tungsten cu includerea de titan și tantal.
Seria VK include wolfram și titan. Uneltele bazate pe aceste componente au o rezistență crescută la uzură, dar nivelul lor de rezistență la impact este scăzut. Dispozitivele pe această bază sunt folosite pentru prelucrarea fontei.
Aliajul de tungsten-titan-cob alt este aplicabil tuturor tipurilor de fier.
Sinteza de wolfram, titan, tantal și cob alt este utilizată în cazuri speciale când alte materiale sunt ineficiente.
Calurile de carbură se caracterizează printr-un nivel ridicat de rezistență la temperatură. Materialele din wolfram își pot menține proprietățile cu HRC 83-90, iar tungstenul cu titan - cu HRC 87-92 la o temperatură de 800 până la 950 ° C, ceea ce face posibilă funcționarea la viteze mari de tăiere (de la 500 m/min). până la 2700 m/min la prelucrarea aluminiului).
Pentru prelucrarea pieselor care sunt rezistente la rugină și la temperaturi ridicate, se folosesc scule din seria de aliaje cu granulație fină OM. Calitatea VK6-OM este potrivită pentru finisare, în timp ce VK10-OM și VK15-OM sunt potrivite pentru semifinisare și degroșare.
Și mai eficiente atunci când lucrați cu piese „dificile” sunt materialele de scule foarte dure din seriile BK10-XOM și BK15-XOM. Ele înlocuiesc carbura de tantal cu carbură de crom, făcându-le mai durabile chiar și atunci când sunt supuse la temperaturi ridicate.
Pentru a crește nivelul de rezistență al plăcii solide, recurg la acoperirea acesteia cu o folie de protecție. Se folosesc carbură de titan, nitrură și carbonit, care se aplică într-un strat foarte subțire. Grosimea este de la 5 la 10 microni. Ca rezultat, se formează un strat de carbură de titan cu granulație fină. Aceste plăcuțe au o durată de viață de trei ori mai mare decât cea a plăcuțelor neacoperite, crescând viteza de tăiere cu 30%.
În unele cazuri, se folosesc materiale cermet, care sunt obținute din oxid de aluminiu cu adaos de wolfram, titan, tantal și cob alt.
Ceramica minerală
Ceramica minerală TsM-332 este folosită pentru sculele de tăiere. Are rezistență la temperaturi ridicate. Indicele de duritate HRC este de la 89 la 95 la 1200 °C. De asemenea, materialul se caracterizează prin rezistență la uzură, ceea ce permite prelucrarea oțelului, fontei și aliajelor neferoase la viteze mari de tăiere.
Pentru a face scule de tăiere, se folosește și cermet din seria B. Este pe bază de oxid și carbură. Introducerea carburii metalice, precum și a molibdenului și a cromului în compoziția ceramicii minerale, ajută la optimizarea proprietăților fizice și mecanice ale cermetului și elimină fragilitatea acestuia. Viteza de tăiere este crescută. Semifinisarea și finisarea cu o une altă pe bază de cermet sunt potrivite pentru fontă ductilă cenușie, oțel greu de prelucrat și o serie de metale neferoase. Procesul se realizează cu o viteză de 435-1000 m/min. Ceramica de tăiere este rezistentă la temperatură. Duritatea sa este HRC90-95 la 950-1100 °С.
Pentru prelucrarea fierului întărit, a fontului durabil, precum și a fibrei de sticlă, se folosește o une altă, a cărei parte de tăiere este realizată din substanțe solide care conțin nitrură de bor și diamante. Indicele de duritate al cotului (nitrură de bor) este aproximativ același cu cel al diamantului. Rezistența sa la temperatură este de două ori mai mare decât cea a acestuia din urmă. Elbor se distinge prin inerția sa față de materialele de fier. Limita de rezistență a policristalelor sale la compresie este de 4-5 GPa (400-500 kgf/mm2), iar la încovoiere - 0,7 GPa (70 kgf/mm 2). Rezistența la temperatură este de până la 1350-1450 °C.
De remarcat sunt, de asemenea, balasele de diamant pe bază sintetică din seria ASB și carbonado din seria ASPK. Activitatea chimică a acestora din urmă față de materialele care conțin carbon este mai mare. De aceea este folosit la ascuțirea pieselor din metale neferoase, aliaje cu conținut ridicat de siliciu, materiale dure VK10, VK30, precum și suprafețe nemetalice.
Durata de viață a instrumentelor de tăiere cu carbonatare este de 20-50 de ori mai mare decât a aliajelor dure.
Ce aliaje sunt folosite în industrie?
Materiale instrumentale sunt lansate în toată lumea. Tipurile folosite în Rusia, SUA și Europa, în cea mai mare parte, nu conțin wolfram. Ele aparțin seriilor KNT016 și TN020. Aceste modele au devenit un înlocuitor pentru mărcile T15K6, T14K8 și VK8. Sunt utilizate pentru prelucrarea oțelurilor pentru structuri, oțel inoxidabil și materiale pentru scule.
Noi cerințe pentru materialele pentru scule din cauza lipsei de wolfram șicob alt. Tocmai cu acest factor se dezvoltă constant metode alternative pentru obținerea de noi aliaje dure care nu conțin wolfram în SUA, țările europene și Rusia.
De exemplu, materialele de scule din seria Titan 50, 60, 80, 100 produse de compania americană Adamas Carbide Co conțin carbură, titan și molibden. Creșterea numărului indică gradul de rezistență al materialului. Caracteristica materialelor pentru scule din această versiune implică un nivel ridicat de rezistență. De exemplu, seria Titan100 are o putere de 1000 MPa. Ea este un concurent al ceramicii.
