Hovedkravene til verktøymaterialer er hardhet, motstand mot slitasje, varme osv. Overholdelse av disse kriteriene tillater kutting. For å trenge inn i overflatelagene til produktet som behandles, må knivene for å kutte arbeidsdelen være laget av sterke legeringer. Hardhet kan være naturlig eller ervervet.
Fabrikklaget verktøystål er for eksempel enkelt å kutte. Etter mekanisk og termisk bearbeiding, samt sliping og sliping, øker deres styrke- og hardhetsnivå.
Hvordan bestemmes hardheten?
Karakteristikk kan defineres på forskjellige måter. Verktøystål har Rockwell-hardhet, hardhet har en numerisk betegnelse, samt bokstaven HR med en skala på A, B eller C (for eksempel HRC). Valget av verktøymateriale avhenger av typen metall som behandles.
Den mest stabile ytelsen og bladene med lav slitasje somhar blitt varmebehandlet, kan oppnås med en HRC på 63 eller 64. Ved en lavere verdi er ikke egenskapene til verktøymaterialer så høye, og ved høy hardhet begynner de å smuldre på grunn av sprøhet.
Metaller med en hardhet på HRC 30-35 er perfekt bearbeidet med jernverktøy som er varmebehandlet med en HRC på 63-64. Dermed er forholdet mellom hardhetsindikatorer 1:2.
For å behandle metaller med HRC 45-55 bør det brukes verktøy som er basert på harde legeringer. Indeksen deres er HRA 87-93. Syntetisk-baserte materialer kan brukes på herdet stål.
Styrke av verktøymateriale
Under skjæreprosessen påføres en kraft på 10 kN eller mer på arbeidsdelen. Det provoserer høy spenning, noe som kan føre til ødeleggelse av verktøyet. For å unngå dette må skjærematerialer ha høy sikkerhetsfaktor.
Den beste kombinasjonen av styrkeegenskaper har verktøystål. Arbeidsdelen laget av dem tåler perfekt tunge belastninger og kan fungere i kompresjon, torsjon, bøying og strekking.
Effekten av kritisk oppvarmingstemperatur på verktøybladene
Når varme frigjøres ved skjæring av metaller, blir bladene deres utsatt for oppvarming, i større grad - overflater. Når temperaturen er under det kritiske merket (for hvert materiale har det sitt eget)struktur og hardhet endres ikke. Hvis oppvarmingstemperaturen blir høyere enn den tillatte normen, faller hardhetsnivået. Den kritiske temperaturen kalles rød hardhet.
Hva betyr begrepet "rød hardhet"?
Rød hardhet er egenskapen til et metall til å lyse mørkerødt når det varmes opp til en temperatur på 600 °C. Begrepet innebærer at metallet beholder sin hardhet og slitestyrke. I kjernen er det evnen til å tåle høye temperaturer. For ulike materialer er det en grense, fra 220 til 1800 °C.
Hvordan kan skjæreverktøyytelsen økes?
Verktøysmaterialene til skjæreverktøyet er preget av økt funksjonalitet samtidig som den øker temperaturmotstanden og forbedrer fjerningen av varme som genereres på bladet under skjæring. Varme øker temperaturen.
Jo mer varme som fjernes fra bladet dypt inn i enheten, desto lavere blir temperaturen på kontaktflaten. Nivået på varmeledningsevnen avhenger av sammensetningen og oppvarmingen.
For eksempel forårsaker innholdet av elementer som wolfram og vanadium i stål en reduksjon i dets varmeledningsevne, og en blanding av titan, kobolt og molybden får det til å øke.
Hva bestemmer koeffisienten for glidefriksjon?
Glidefriksjonskoeffisienten avhenger av sammensetningen og de fysiske egenskapene til de kontaktende materialene, samt av spenningsverdien på overflatene,utsatt for friksjon og slip. Koeffisienten påvirker slitestyrken til materialet.
Samspillet mellom verktøyet og materialet som har blitt behandlet fortsetter med konstant bevegelig kontakt.
Hvordan oppfører instrumentelt materiale seg i dette tilfellet? Slike av dem slites like mye ut.
De er preget av:
- evnen til å slette metallet det kommer i kontakt med;
- evne til å vise motstand mot slitasje, det vil si å motstå slitasje av et annet materiale.
Bladeslitasje skjer hele tiden. Som et resultat av dette mister enhetene sine egenskaper, og formen på arbeidsflaten endres også.
Slitasjemotstanden kan variere avhengig av skjæreforhold.
Hvilke grupper deles verktøystål inn i?
Hovedinstrumentalmateriale kan deles inn i følgende kategorier:
- cermet (harde legeringer);
- cermets, eller mineralkeramikk;
- bornitrid basert på syntetisk materiale;
- syntetiske diamanter;
- Karbonbaserte verktøystål.
Verktøyjern kan være karbon, legert og høyhastighets.
Karbonbaserte verktøystål
Kullholdige materialer begynte å bli brukt til å lage verktøy. Klipphastigheten deres er lav.
Hvordan merkes verktøystål? Materialer er betegnet med en bokstav (for eksempel betyr "U" karbon), samt et tall (indikatorer på tideler av en prosent av karboninnholdet). Tilstedeværelsen av bokstaven "A" på slutten av merkingen indikerer den høye kvaliteten på stål (innholdet av stoffer som svovel og fosfor overstiger ikke 0,03%).
Karbonmateriale har en hardhet på 62-65 HRC og motstand mot lav temperatur.
U9- og U10A-kvaliteter av verktøymaterialer brukes til fremstilling av sager, og U11-, U11A- og U12-seriene er designet for håndkraner og annet verktøy.
Nivået av temperaturmotstand for stål i U10A, U13A-serien er 220 °C, så det anbefales å bruke verktøy laget av slike materialer med en skjærehastighet på 8-10 m/min.
legert jern
Legert verktøymateriale kan være krom, krom-silisium, wolfram og krom-wolfram, med en blanding av mangan. Slike serier er angitt med tall, og de har også bokstavmarkeringer. Den første figuren til venstre angir koeffisienten for karboninnhold i tideler hvis innholdet av grunnstoffet er mindre enn 1 %. Tallene til høyre representerer gjennomsnittlig legeringsinnhold i prosent.
Verktøymaterialet klasse X er egnet for å lage kraner og dyser. B1 stål er egnet for å lage små bor, kraner og rømmer.
Temperaturmotstandsnivået for legerte stoffer er 350-400 °C, så skjærehastigheten er halvannen ganger raskere enn forkarbonlegering.
Hva brukes høylegerte stål til?
Ulike materialer for hurtigskjærende verktøy brukes til fremstilling av bor, forsenker og kraner. De er merket med bokstaver så vel som tall. Viktige bestanddeler i materialene er wolfram, molybden, krom og vanadium.
HSS er delt inn i to kategorier: normal og høy ytelse.
Stål med normal ytelse
Jernkategorien med norm alt ytelsesnivå inkluderer klasse R18, R9, R9F5 og wolframlegeringer med en blanding av molybden fra R6MZ, R6M5-serien, som beholder en hardhet på minst HRC 58 ved 620 ° C. Egnet for karbon- og lavlegerte stål, grått støpejern og ikke-jernholdige legeringer.
Stål med høy ytelse
Denne kategorien inkluderer karakterene R18F2, R14F4, R6M5K5, R9M4K8, R9K5, R9K10, R10K5F5, R18K5F2. De er i stand til å opprettholde HRC 64 ved temperaturer fra 630 til 640 °C. Denne kategorien inkluderer superharde verktøymaterialer. Den er designet for jern og legeringer som er vanskelige å bearbeide, samt titan.
Hardmetaller
Slike materialer er:
- cermet;
- mineralkeramikk.
Formen på platene avhenger av egenskapene til mekanikken. Disse verktøyene opererer med høy skjærehastighet sammenlignet med høyhastighetsmaterialer.
Metallkeramikk
Cermetkarbider er:
- tungsten;
- tungsten titanium;
- wolfram med inkludering av titan og tantal.
VK-serien inkluderer wolfram og titan. Verktøy basert på disse komponentene har økt slitestyrke, men nivået av slagfasthet er lavt. Enheter på dette grunnlaget brukes til å behandle støpejern.
Tungsten-titan-kobolt-legering kan brukes på alle typer jern.
Syntesen av wolfram, titan, tantal og kobolt brukes i spesielle tilfeller når andre materialer er ineffektive.
Hårdmetallkvaliteter er preget av høy temperaturmotstand. Materialer laget av wolfram kan opprettholde egenskapene sine med HRC 83-90, og wolfram med titan - med HRC 87-92 ved en temperatur på 800 til 950 ° C, noe som gjør det mulig å operere med høye skjærehastigheter (fra 500 m/min. til 2700 m /min ved bearbeiding av aluminium).
For maskinering av deler som er motstandsdyktige mot rust og høye temperaturer, brukes verktøy fra OM-finkornslegeringsserien. Klasse VK6-OM er egnet for etterbehandling, mens VK10-OM og VK15-OM er egnet for halv- og grovbearbeiding.
Enda mer effektivt når du arbeider med "vanskelige" deler er superharde verktøymaterialer i BK10-XOM- og BK15-XOM-seriene. De erstatter tantalkarbid med kromkarbid, noe som gjør dem mer holdbare selv når de utsettes for høye temperaturer.
For å øke styrkenivået til den solide platen, tyr de til å belegge den med en beskyttende film. Det brukes titankarbid, nitrid og karbonitt som påføres i et meget tynt lag. Tykkelsen er fra 5 til 10 mikron. Som et resultat dannes et lag med finkornet titankarbid. Disse skjærene har tre ganger så lang verktøylevetid som ubelagte skjær, og øker skjærehastigheten med 30%.
I noen tilfeller brukes cermetmaterialer, som er laget av aluminiumoksid med tilsetning av wolfram, titan, tantal og kobolt.
Mineralkeramikk
Mineralkeramikk TsM-332 brukes til skjæreverktøy. Den har høy temperaturmotstand. Hardhetsindeksen HRC er fra 89 til 95 ved 1200 °C. Materialet er også preget av slitestyrke, som tillater bearbeiding av stål, støpejern og ikke-jernholdige legeringer ved høye skjærehastigheter.
For å lage skjæreverktøy brukes også cermet i B-serien som er basert på oksid og karbid. Innføringen av metallkarbid, samt molybden og krom i sammensetningen av mineralkeramikk, bidrar til å optimere de fysiske og mekaniske egenskapene til cermet og eliminerer dens sprøhet. Kuttehastigheten økes. Halvbearbeiding og etterbehandling med et cermetbasert verktøy er egnet for grått duktilt jern, vanskelig å maskinbearbeide stål og en rekke ikke-jernholdige metaller. Prosessen utføres med en hastighet på 435-1000 m/min. Skjærekeramikk er temperaturbestandig. Dens hardhet er HRC90-95 ved 950-1100 °С.
For bearbeiding av herdet jern, slitesterkt støpejern, samt glassfiber, brukes et verktøy der den skjærende delen er laget av faste stoffer som inneholder bornitrid og diamanter. Hardhetsindeksen for elbor (bornitrid) er omtrent den samme som for diamant. Dens motstand mot temperatur er dobbelt så stor som sistnevnte. Elbor utmerker seg ved sin treghet overfor jernmaterialer. Styrkegrensen for polykrystallene i kompresjon er 4-5 GPa (400-500 kgf/mm2), og i bøyning - 0,7 GPa (70 kgf/mm 2)). Temperaturmotstanden er opptil 1350-1450 °C.
Bemerkelsesverdig er også de syntetisk-baserte diamantballaene fra ASB-serien og carbonadoen fra ASPK-serien. Den kjemiske aktiviteten til sistnevnte overfor karbonholdige materialer er høyere. Det er derfor den brukes ved sliping av deler laget av ikke-jernholdige metaller, legeringer med høyt silisiuminnhold, harde materialer VK10, VK30, samt ikke-metalliske overflater.
Verktøylevetiden til karbonadekuttere er 20-50 ganger så lang som harde legeringer.
Hvilke legeringer brukes i industrien?
Instrumentelt materiale utgis over hele verden. De typene som brukes i Russland, USA og Europa, inneholder for det meste ikke wolfram. De tilhører KNT016- og TN020-serien. Disse modellene har blitt en erstatning for merkene T15K6, T14K8 og VK8. De brukes til bearbeiding av stål til strukturer, rustfritt stål og verktøymaterialer.
Nye krav til verktøymaterialer på grunn av mangel på wolfram ogkobolt. Det er nettopp med denne faktoren at alternative metoder for å skaffe nye harde legeringer som ikke inneholder wolfram hele tiden utvikles i USA, europeiske land og Russland.
For eksempel inneholder Titan 50, 60, 80, 100-seriens verktøymaterialer produsert av det amerikanske selskapet Adamas Carbide Co karbid, titan og molybden. Å øke tallet indikerer graden av styrke til materialet. Egenskapen til verktøymaterialene til denne utgivelsen innebærer et høyt nivå av styrke. For eksempel har Titan100-serien en styrke på 1000 MPa. Hun er en konkurrent til keramikk.
