De huvudsakliga kraven på verktygsmaterial är hårdhet, motståndskraft mot slitage, värme, etc. Överensstämmelse med dessa kriterier tillåter skärning. För att tränga in i ytskikten av den produkt som bearbetas måste knivarna för att skära arbetsdelen vara gjorda av starka legeringar. Hårdhet kan vara naturlig eller förvärvad.
Till exempel är fabrikstillverkade verktygsstål lätta att skära. Efter mekanisk och termisk bearbetning, såväl som slipning och skärpning, ökar deras styrka och hårdhet.
Hur bestäms hårdheten?
Karakteristik kan definieras på olika sätt. Verktygsstål har Rockwell-hårdhet, hårdhet har en numerisk beteckning, liksom bokstaven HR med en skala av A, B eller C (till exempel HRC). Valet av verktygsmaterial beror på vilken typ av metall som bearbetas.
Den mest stabila prestandan och bladen med lågt slitage somhar värmebehandlats, kan uppnås med en HRC på 63 eller 64. Vid ett lägre värde är verktygsmaterialens egenskaper inte så höga, och vid hög hårdhet börjar de smulas sönder på grund av sprödhet.
Metaler med en hårdhet på HRC 30-35 är perfekt bearbetade med järnverktyg som har värmebehandlats med en HRC på 63-64. Således är förhållandet mellan hårdhetsindikatorer 1:2.
För att bearbeta metaller med HRC 45-55 bör verktyg användas som är baserade på hårda legeringar. Deras index är HRA 87-93. Syntetbaserade material kan användas på härdat stål.
Verktygsmaterialens styrka
Under skärprocessen appliceras en kraft på 10 kN eller mer på den arbetande delen. Det provocerar högspänning, vilket kan leda till att verktyget förstörs. För att undvika detta måste skärmaterial ha en hög säkerhetsfaktor.
Den bästa kombinationen av hållfasthetsegenskaper har verktygsstål. Arbetsdelen som är gjord av dem klarar perfekt tunga belastningar och kan fungera i kompression, vridning, böjning och sträckning.
Effekt av kritisk uppvärmningstemperatur på verktygsblad
När värme frigörs vid skärning av metaller utsätts deras blad för uppvärmning, i större utsträckning - ytor. När temperaturen är under den kritiska markeringen (för varje material har det sitt eget)struktur och hårdhet förändras inte. Om uppvärmningstemperaturen blir högre än den tillåtna normen sjunker hårdhetsnivån. Den kritiska temperaturen kallas röd hårdhet.
Vad betyder termen "röd hårdhet"?
Röd hårdhet är egenskapen hos en metall att lysa mörkröd när den värms upp till en temperatur på 600 °C. Termen antyder att metallen behåller sin hårdhet och slitstyrka. Kärnan är förmågan att stå emot höga temperaturer. För olika material finns en gräns, från 220 till 1800 °C.
Hur kan skärverktygets prestanda ökas?
Verktygsmaterialen i skärverktyget kännetecknas av ökad funktionalitet samtidigt som det ökar temperaturmotståndet och förbättrar avlägsnandet av värme som genereras på bladet under skärning. Värme höjer temperaturen.
Ju mer värme som avlägsnas från bladet djupt in i enheten, desto lägre blir temperaturen på dess kontaktyta. Nivån på värmeledningsförmågan beror på sammansättningen och uppvärmningen.
Till exempel orsakar h alten av element som volfram och vanadin i stål en minskning av dess värmeledningsförmåga, och en blandning av titan, kobolt och molybden gör att den ökar.
Vad bestämmer glidfriktionskoefficienten?
Glidfriktionskoefficienten beror på sammansättningen och fysikaliska egenskaper hos de kontaktande materialparen, såväl som på spänningsvärdet på ytorna,utsätts för friktion och glidning. Koefficienten påverkar materialets slitstyrka.
Samverkan mellan verktyget och materialet som har bearbetats fortskrider med konstant rörlig kontakt.
Hur beter sig instrumentmaterial i det här fallet? Typer av dem slits lika mycket.
De kännetecknas av:
- förmågan att radera metallen den kommer i kontakt med;
- förmåga att visa motståndskraft mot slitage, det vill säga att motstå nötning av ett annat material.
Slitage av blad sker hela tiden. Som ett resultat av detta förlorar enheterna sina egenskaper och formen på deras arbetsyta förändras också.
Slitstyrkan kan variera beroende på skärförhållanden.
Vilka grupper delas verktygsstål in i?
Huvudsakliga instrumentala material kan delas in i följande kategorier:
- cermet (hårda legeringar);
- cermets, eller mineralkeramik;
- bornitrid baserad på syntetiskt material;
- syntetiska diamanter;
- Kolbaserade verktygsstål.
Verktygsjärn kan vara kol, legerat och höghastighets.
Kolbaserade verktygsstål
Kolh altiga material började användas för att tillverka verktyg. Deras skärhastighet är låg.
Hur är verktygsstål märkta? Material betecknas med en bokstav (till exempel betyder "U" kol), såväl som ett nummer (indikatorer på tiondelar av en procent av kolinnehållet). Närvaron av bokstaven "A" i slutet av markeringen indikerar stålets höga kvalitet (h alten av ämnen som svavel och fosfor överstiger inte 0,03%).
Kolmaterial har en hårdhet på 62-65 HRC och låg temperaturbeständighet.
U9- och U10A-kvaliteter av verktygsmaterial används vid tillverkning av sågar, och serierna U11, U11A och U12 är designade för handkranar och andra verktyg.
Nivån av temperaturbeständighet för stål i U10A, U13A-serien är 220 °C, så det rekommenderas att använda verktyg gjorda av sådana material med en skärhastighet på 8-10 m/min.
legerat järn
Legerat verktygsmaterial kan vara krom, krom-kisel, volfram och krom-volfram, med en inblandning av mangan. Sådana serier indikeras med siffror, och de har också bokstavsmärkningar. Den första siffran till vänster anger kolh altskoefficienten i tiondelar om h alten av grundämnet är mindre än 1 %. Siffrorna till höger representerar det genomsnittliga legeringsinnehållet i procent.
Verktygsmaterialet grad X är lämpligt för tillverkning av kranar och stansar. B1-stål är lämpligt för tillverkning av små borrar, kranar och brotschar.
Temperaturbeständighetsnivån för legerade ämnen är 350-400 °C, så skärhastigheten är en och en halv gång snabbare än förkollegering.
Vad används höglegerade stål till?
Olika material för snabbskärande verktyg används vid tillverkning av borrar, försänkningar och kranar. De är märkta med bokstäver såväl som siffror. Viktiga beståndsdelar i materialen är volfram, molybden, krom och vanadin.
HSS är indelade i två kategorier: normal och hög prestanda.
Stål med normal prestanda
Kategorin järn med normal prestanda inkluderar kvaliteterna R18, R9, R9F5 och volframlegeringar med en inblandning av molybden från R6MZ, R6M5-serien, som bibehåller en hårdhet på minst HRC 58 vid 620 ° C. Lämplig för kol och låglegerade stål, grått gjutjärn och icke-järnlegeringar.
Högpresterande stål
Den här kategorin inkluderar betygen R18F2, R14F4, R6M5K5, R9M4K8, R9K5, R9K10, R10K5F5, R18K5F2. De kan upprätthålla HRC 64 vid temperaturer från 630 till 640 °C. Denna kategori inkluderar superhårda verktygsmaterial. Den är designad för järn och legeringar som är svåra att bearbeta, samt titan.
Hårdmetaller
Sådant material är:
- cermet;
- mineralkeramik.
Plåtarnas form beror på mekanikens egenskaper. Dessa verktyg arbetar med hög skärhastighet jämfört med höghastighetsmaterial.
Metalkeramik
Cermetkarbider är:
- volfram;
- volframtitan;
- volfram med inkludering av titan och tantal.
VK-serien innehåller volfram och titan. Verktyg baserade på dessa komponenter har ökat slitstyrka, men deras nivå av slagtålighet är låg. Enheter på denna grund används för bearbetning av gjutjärn.
Tungsten-titan-kobolt-legering kan användas på alla typer av järn.
Syntesen av volfram, titan, tantal och kobolt används i speciella fall när andra material är ineffektiva.
Hårdmetallkvaliteter kännetecknas av en hög nivå av temperaturbeständighet. Material gjorda av volfram kan behålla sina egenskaper med HRC 83-90 och volfram med titan - med HRC 87-92 vid en temperatur på 800 till 950 ° C, vilket gör det möjligt att arbeta med höga skärhastigheter (från 500 m/min. till 2700 m/min vid bearbetning av aluminium).
För bearbetning av delar som är resistenta mot rost och höga temperaturer används verktyg från OM-finkornslegeringsserien. Kvaliteten VK6-OM är lämplig för finbearbetning, medan VK10-OM och VK15-OM är lämpliga för halvfinish och grovbearbetning.
Ännu effektivare när man arbetar med "svåra" delar är superhårda verktygsmaterial i serierna BK10-XOM och BK15-XOM. De ersätter tantalkarbid med kromkarbid, vilket gör dem mer hållbara även när de utsätts för höga temperaturer.
För att öka styrkan hos den solida plattan, tillgriper de att belägga den med en skyddsfilm. Titankarbid, nitrid och karbonit används som appliceras i ett mycket tunt lager. Tjockleken är från 5 till 10 mikron. Som ett resultat bildas ett lager av finkornig titankarbid. Dessa skär har tre gånger så lång livslängd som obestrukna skär, vilket ökar skärhastigheten med 30%.
I vissa fall används cermetmaterial, som erhålls från aluminiumoxid med tillsats av volfram, titan, tantal och kobolt.
Mineralkeramik
Mineralkeramik TsM-332 används för skärande verktyg. Den har hög temperaturbeständighet. Hårdhetsindex HRC är från 89 till 95 vid 1200 °C. Materialet kännetecknas också av slitstyrka, vilket möjliggör bearbetning av stål, gjutjärn och icke-järnlegeringar vid höga skärhastigheter.
För att tillverka skärverktyg används även kermet i B-serien som är baserad på oxid och karbid. Införandet av metallkarbid, såväl som molybden och krom i sammansättningen av mineralkeramer, hjälper till att optimera de fysiska och mekaniska egenskaperna hos cermet och eliminerar dess sprödhet. Skärhastigheten ökas. Halvbearbetning och efterbehandling med ett kermetbaserat verktyg är lämpligt för grått segjärn, svårbearbetat stål och ett antal icke-järnmetaller. Processen genomförs med en hastighet av 435-1000 m/min. Skärande keramik är temperaturbeständig. Dess hårdhet är HRC90-95 vid 950-1100 °С.
För bearbetning av härdat järn, slitstarkt gjutjärn, samt glasfiber, används ett verktyg, vars skärande del är gjord av fasta ämnen innehållande bornitrid och diamanter. Hårdhetsindexet för elbor (bornitrid) är ungefär detsamma som för diamant. Dess motståndskraft mot temperatur är dubbelt så hög som den senare. Elbor kännetecknas av sin tröghet mot järnmaterial. Hållfasthetsgränsen för dess polykristaller vid kompression är 4-5 GPa (400-500 kgf/mm2), och vid böjning - 0,7 GPa (70 kgf/mm 2)). Temperaturmotståndet är upp till 1350-1450 °C.
Också anmärkningsvärt är de syntetiskt baserade diamantballorna i ASB-serien och carbonado från ASPK-serien. Den kemiska aktiviteten hos de senare mot kolh altiga material är högre. Det är därför det används vid slipning av delar gjorda av icke-järnmetaller, legeringar med hög kiselh alt, hårda material VK10, VK30, samt icke-metalliska ytor.
Verktygslivslängden för karbonadskärare är 20-50 gånger så lång som för hårda legeringar.
Vilka legeringar används inom industrin?
Instrumentellt material släpps över hela världen. De sorter som används i Ryssland, USA och i Europa innehåller för det mesta inte volfram. De tillhör serierna KNT016 och TN020. Dessa modeller har blivit en ersättning för märkena T15K6, T14K8 och VK8. De används för bearbetning av stål för strukturer, rostfritt stål och verktygsmaterial.
Nya krav på verktygsmaterial på grund av brist på volfram ochkobolt. Det är just med denna faktor som alternativa metoder för att få fram nya hårda legeringar som inte innehåller volfram hela tiden utvecklas i USA, europeiska länder och Ryssland.
Titan 50, 60, 80, 100-seriens verktygsmaterial tillverkade av det amerikanska företaget Adamas Carbide Co innehåller till exempel karbid, titan och molybden. Att öka antalet indikerar graden av hållfasthet hos materialet. Egenskapen för verktygsmaterial i denna utgåva innebär en hög nivå av styrka. Titan100-serien har till exempel en styrka på 1000 MPa. Hon är en konkurrent till keramik.
