Grundlæggende instrumentelle materialer: typer, mærker, egenskaber, egenskaber, materialer til fremstilling

De grundlæggende krav til værktøjsmaterialer er hårdhed, slidstyrke, varme osv. Overholdelse af disse kriterier gør det muligt at skære. For at udføre introduktionen i overfladelagene af artiklen, der behandles, skal skærebladene til skæring af arbejdsdelen være lavet af stærke legeringer. Hårdhed kan være naturlig eller erhvervet.

For eksempel skæres værktøjsstål af fabriksfremstilling let. Efter forarbejdning ved mekanisk og termisk metode, såvel som slibning og honing øges niveauet af deres styrke og hårdhed.

Hvordan bestemmes hårdheden?

Karakteristika kan bestemmes på mange måder. Værktøjsstål har Rockwell-hårdhed, hårdhed har en numerisk betegnelse og letter også HR med skala A, B eller C (for eksempel HRC). Valget af værktøjsmateriale afhænger af den type metal, der behandles.

Det mest stabile niveau af funktion og lavt slid på knive, der har undergået varmebehandling, kan opnås med en HRC-score på 63 eller 64. Ved en lavere værdi er egenskaberne af værktøjsmaterialerne ikke så høje, og ved høj hårdhed begynder de at smuldre på grund af brølhed.

Metaller med en hårdhed på HRC 30-35 behandles perfekt med jernværktøj, der er varmebehandlet med en HRC på 63-64. Således er forholdet mellem hårdhed 1: 2.

Til behandling af metaller med HRC 45-55 er det nødvendigt at anvende apparater baseret på hårde legeringer. Deres indikator er HRA 87-93. Materialer baseret på syntetisk kan anvendes til behandling af stål, der er udsat for hærdning.

Styrke af instrumentelle materialer

I skæreprocessen påvirkes arbejdsdelen af en kraft på 10 kN og højere. Det fremkalder en højspænding, som kan føre til ødelæggelsen af instrumentet. For at forhindre dette, skal materialer til skæring have en høj koefficient af styrke.

Den bedste kombination af styrkeegenskaber er værktøjsstål. Arbejdsdelen, der er lavet af dem, modstår fuldt ud en tung belastning og kan fungere til kompression, vridning, bøjning og strækning.

Virkningen af den kritiske opvarmningstemperatur på værktøjsklingerne

Når der frigives varme under skæring af metaller, udsættes deres knive for varme, oftere til overfladen. Når temperaturen er under det kritiske niveau (for hvert materiale det har sin egen), ændrer strukturen og hårdheden ikke. Hvis varmetemperaturen bliver højere end den tilladte hastighed, falder hårdhedsniveauet. Den kritiske temperatur kaldes rødhed.

Hvad betyder betegnelsen "rød modstand"?

Rødhed kaldes metalets egenskab, når den opvarmes til en temperatur på 600 ° C glød i en mørk rød farve. Udtrykket indebærer bevarelse af metalhardhed og slidstyrke. Kernen er evnen til at modstå virkningerne af høje temperaturer. For forskellige materialer er der en grænse, fra 220 til 1800 ° C.

På grund af, hvad skæringsværktøjets effektivitet kan øges?

Værktøjsmaterialet i skæreværktøjet er præget af øget funktionalitet med stigende temperaturstabilitet og forbedring af varmeafgivelsen frigivet på bladet under skæring. Varme hjælper med at øge temperaturen.

Jo mere varme der omdirigeres fra bladet ind i enheden, desto lavere temperatur på dens overflade. Varmeledningsevneniveauet afhænger af sammensætningen og opvarmningen.

For eksempel medfører indholdet af elementer som wolfram og vanadium i stål et fald i dens termiske ledningsevne, og en blanding af titan, kobolt og molybdæn forårsager dens forøgelse.

Hvad bestemmer glidende friktionskoefficient?

Koefficienten for glidende friktionskoefficient er afhængig af sammensætningen og de fysiske egenskaber af de kontaktende materialer såvel som på spændingerne på overfladerne, som er udsat for friktion og glidning. Koefficienten påvirker materialets slidstyrke.

Værktøjets interaktion med materialet, der har undergået behandling, foregår med en konstant bevægende kontakt.

Hvordan opfører sig værktøjsmaterialerne i dette tilfælde? Deres arter er lige så slidte.

De er kendetegnet ved:

• Evnen til at vaske metallet med hvilket det kommer i kontakt
• Evne til at vise modstand mod slid, det vil sige, modstå modstand mod sletning af et andet materiale.

Brug af knive sker konstant. Som et resultat af dette mister enhederne deres egenskaber, og formen på deres arbejdsflade ændrer sig også.

Slidstyrkeindekset kan variere afhængigt af de betingelser, hvorunder skæring finder sted.

Hvilke grupper er opdelt i værktøjsstål?

De vigtigste instrumentelle materialer kan opdeles i følgende kategorier:

• Cermet (hårde legeringer);
• Cermets, eller mineral keramik;
• Bornitrid baseret på syntetisk materiale;
• Diamanter på syntetisk basis;
• Værktøjsstål på kulstofholdigt grundlag.

Instrumentalt jern kan være kulstof, legering og højhastighedstog.

Værktøjsstål på kulstofbasis

Carbonaceous stoffer begyndte at blive brugt til at lave værktøjer. Deres skærehastighed er lav.

Hvordan mærkes værktøjsstålene? Materialer er angivet med et bogstav (for eksempel betyder "Y" carbonaceous) og også med en figur (indikatorer på tiendedele af en procent af kulstofindholdet). Tilstedeværelsen af bogstavet "A" ved afslutningen af mærket indikerer en høj kvalitet af stål (indholdet af sådanne stoffer som svovl og fosfor overstiger ikke 0,03%).

Kulstofholdigt materiale karakteriserer hårdhed med en HRC på 62-65 og et lavt niveau af modstandsdygtighed mod temperaturer.

Karaktererne af værktøjsmaterialer U9 og U10A anvendes til fremstilling af sav, og serien U11, U11A og U12 er designet til håndkraner og andre værktøjer.

Modstandsniveauet for stålstål i serien U10A, U13A er 220 ° C, derfor anbefales værktøjet fra sådanne materialer at blive brugt ved en skærehastighed på 8-10 m / min.

Legeret jern

Det legerede værktøjsmateriale kan være krom, kromosilikat, wolfram og kromotungsten, med en blanding af mangan. Sådanne serier er angivet med tal, og de har også bogmærker. Det første venstre ciffer indikerer kulstofindholdsfaktoren i tiendedele af en brøkdel, hvis elementets indhold er mindre end 1%. Højre tal symboliserer den gennemsnitlige indikator for dopingkomponenten i procent.

Karakteren af værktøjsmaterialet X er egnet til fremstilling af haner og dyser. Stål B1 er velegnet til fremstilling af små boremaskiner, kraner og skovler.

Temperaturbestandigheden for doterede stoffer er 350-400 ° C, så skærehastigheden er en og en halv gange højere end for en carbonlegering.

Hvorfor bruge højlegeret stål?

Forskellige hurtige skæreværktøjer anvendes til fremstilling af øvelser, nedskæringer og trykbiter. De er markeret med bogstaver, samt tal. Vigtige komponenter i materialerne er wolfram, molybdæn, krom og vanadium.

De hurtigskærende stål falder i to kategorier: Normalt og med høj produktivitet.

Stål med normal kapacitet

Til jernkategorien med normalt præstationsniveau er følgende mærker: Р18, Р9, Р9Ф5 og wolfram legeringer med en blanding af molybdæn af P6МЗ, P6М5 serien, som bevarer hårdheden ikke lavere end HRC 58 ved 620 ° С. Materialet er egnet til forarbejdning af stål med kulstofindhold og lavlegeret kategori, gråstøbejern og ikke-jernholdige legeringer.

Stål med øget kapacitet

Denne kategori indeholder følgende mærker: Р18Ф2, Р14Ф4, Р6М5К5, Р9М4К8, Р9К5, Р9К10, Р10К5Ф5, Р18К5Ф2. De kan opretholde HRC 64 ved en temperatur på 630 til 640 ° C. Denne kategori omfatter superharde instrumentelle materialer. Den er designet til jern og legeringer, der håndteres med vanskeligheder, såvel som for titanium.

Faste legeringer

Sådanne materialer kan være:

• cermet;
• Mineral keramik.

Pladernes form afhænger af mekanikernes egenskaber. Sådanne værktøjer fungerer ved høj skærehastighed i sammenligning med højhastighedst materiale.

Metal Keramik

Hårde legeringer af cermets er:

• wolfram;
• Tungsten med titanindhold
• Tungsten med optagelse af titanium og tantal.

VC serien indeholder wolfram og titanium. Værktøjer baseret på disse komponenter har øget slidstyrke, men niveauet af modstandsdygtighed mod slag er lavt. Enheder på dette grundlag anvendes til forarbejdning af støbejern.

Legeringen af wolfram, titan og kobolt er anvendelig for alle typer jern.

Syntese af wolfram, titan, tantal og kobolt anvendes i særlige tilfælde, når andre materialer er ineffektive.

Faste legeringer er kendetegnet ved et højt niveau af modstandsdygtighed mod temperatur. Materialer fra wolfram kan beholde deres egenskab med HRC 83-90 og wolfram med titanium - med HRC 87-92 ved en temperatur på 800 til 950 ° C, hvilket gør det muligt at betjene ved høj klippehastighed (fra 500 m / min til 2700 m / Min ved forarbejdning af aluminium).

Til behandling af dele, som er rustfaste og høje temperaturer, anvendes værktøj fra en række fine kornede legeringer. Brand VK6-OM er velegnet til efterbehandling, og VK10-OM og VK15-OM - til halvfabrikata og ru.

Endnu mere effektiv, når man arbejder med "vanskelige" dele, er super-hårde værktøjsmaterialer serie BK10-XOM og VK15-HOM. I dem erstattes tantalcarbid med chromcarbid, hvilket gør dem mere holdbare selv når de udsættes for høje temperaturer.

For at øge styrken af pladen fra et fast stof, skal du overdrage belægningen med en beskyttende film. Carbid-, nitrid- og titancarbonit anvendes, som påføres meget tyndt. Tykkelsen er fra 5 til 10 μm. Som et resultat dannes der et lag af fint kornet titancarbid. Pladens holdbarhed er tre gange højere end for plader uden særlig belægning, hvilket øger skærehastigheden med 30%.

I nogle tilfælde anvendes materialer fra cermets, som er fremstillet af aluminiumoxid med tilsætning af wolfram, titan, tantal og kobolt.

Mineral keramik

Til skæreværktøjer anvendes mineral keramik ЦМ-332. Hun er modstandsdygtig overfor høj temperatur. Hårdhedsindekset HRC er mellem 89 og 95 ved 1200 ° C. Materialet er også kendetegnet ved slidstyrke, som tillader behandling af stål, støbejern og ikke-jernholdige legeringer ved høje skærehastigheder.

For at lave skæreværktøjerne skal du også bruge B-serienes cermet. Dens grundlag består af oxid og karbid. Introduktion af metalcarbidmetalcarbid, såvel som molybdæn og krom, hjælper med at optimere cermets fysiske og mekaniske egenskaber og eliminerer dets skrøbelighed. Øger klippehastigheden. Halvrensning og efterbehandling med en cermet-baseret anordning anvendes til gråformet støbejern, hårdmetal og en række ikke-jernholdige metaller. Processen udføres med en hastighed på 435-1000 m / min. Keramik til skæring er modstandsdygtig overfor temperatur. Dens hårdhed på skalaen er HRC 90-95 ved 950-1100 ° C.

Til forarbejdning af jern anvendes tidligere hærdet, slidstøbt støbejern samt glasfiber, et værktøj, hvis skærende del består af faste stoffer indeholdende nitrid og diamanter. Indekset for hårdhed af elbor (boritrid) er omtrent det samme som for en diamant. Dens modstandsdygtighed mod temperatur er to gange højere end sidstnævnte. Elbor er karakteriseret ved inertitet til jernmaterialer. Grænseværdien for dets polykrystaller ved kompression er 4-5 GPa (400-500 kgf / mm ² ) og ved bøjning - 0,7 GPa (70 kgf / mm ² ). Temperaturbestandighed er op til grænsen på 1350-1450 ° C.

Det er også nødvendigt at notere diamant på syntetisk basis ballas af ASB serien og carbonado af ASPK serien. Den kemiske aktivitet af sidstnævnte til carbonholdige materialer er højere. Det er derfor, det bruges til skærpning af detaljer fra ikke-jernholdige metaller, legeringer med højt indhold af silicium, hårde materialer VK10, VK30 og også ikke-metalliske overflader.

Indikatoren for karbonatskærers holdbarhed er 20-50 gange højere end for hårde legeringer.

Hvilke legeringer er almindelige i branchen?

Værktøjsmaterialer fremstilles over hele verden. Typer, der anvendes i Rusland, USA og Europa, indeholder for det meste ikke wolfram. De tilhører serien CST016 og TN020. Disse modeller blev en erstatning for T15K6, T14K8 og VK8 mærker. De bruges til forarbejdning af stål til strukturer, rustfrit stål og værktøjsmaterialer.

Nye krav til værktøjsmaterialer skyldes et underskud af wolfram og kobolt. Denne faktor er forbundet med, at der i USA, Europa og Rusland udvikles konstant alternative metoder til at opnå nye hårde legeringer, der ikke indeholder wolfram.

For eksempel indeholder værktøjsmaterialerne fremstillet af det amerikanske firma Adamas Carbide Co serie Titan 50, 60, 80, 100 carbide, titanium og molybdæn. Stigningen i tallet angiver materialets styrke. Karakteristika for værktøjsmaterialet i denne udgivelse indebærer et højt niveau af styrke. For eksempel har Titan100 serien en styrke på 1000 MPa. Hun er en konkurrent til keramik.