Các yêu cầu chính đối với vật liệu dụng cụ là độ cứng, khả năng chống mài mòn, nhiệt, v.v … Việc tuân thủ các tiêu chí này cho phép cắt. Để có thể xâm nhập vào các lớp bề mặt của sản phẩm đang được gia công, các lưỡi cắt của bộ phận làm việc phải được làm bằng hợp kim chắc chắn. Độ cứng có thể là tự nhiên hoặc có được.
Ví dụ, thép công cụ sản xuất tại nhà máy rất dễ cắt. Sau quá trình xử lý cơ học và nhiệt, cũng như mài và mài, mức độ bền và độ cứng của chúng sẽ tăng lên.
Độ cứng được xác định như thế nào?
Đặc tính có thể được xác định theo nhiều cách khác nhau. Thép công cụ có độ cứng Rockwell, độ cứng có ký hiệu bằng số, cũng như chữ HR với thang đo A, B hoặc C (ví dụ, HRC). Việc lựa chọn vật liệu dụng cụ phụ thuộc vào loại kim loại được gia công.
Hiệu suất ổn định nhất và lưỡi mài mòn thấpđã được xử lý nhiệt, có thể đạt được HRC là 63 hoặc 64. Ở giá trị thấp hơn, các đặc tính của vật liệu dụng cụ không quá cao và ở độ cứng cao, chúng bắt đầu vỡ vụn do độ giòn.
Kim loại có độ cứng HRC 30-35 được gia công hoàn hảo bằng các dụng cụ sắt đã được xử lý nhiệt với HRC 63-64. Như vậy, tỷ lệ của các chỉ số độ cứng là 1: 2.
Để xử lý kim loại bằng HRC 45-55, nên sử dụng các dụng cụ làm từ hợp kim cứng. Chỉ số của chúng là HRA 87-93. Vật liệu tổng hợp có thể được sử dụng trên thép cứng.
Độ bền của vật liệu dụng cụ
Trong quá trình cắt, một lực từ 10 kN trở lên tác dụng vào bộ phận làm việc. Nó gây ra điện áp cao, có thể dẫn đến phá hủy công cụ. Để tránh điều này, vật liệu cắt phải có hệ số an toàn cao.
Sự kết hợp tốt nhất của các đặc tính sức mạnh có thép công cụ. Bộ phận làm việc được làm bằng chúng chịu được tải trọng lớn một cách hoàn hảo và có thể hoạt động ở các chức năng nén, xoắn, uốn và kéo dài.
Ảnh hưởng của nhiệt độ gia nhiệt tới hạn lên lưỡi dao
Khi nhiệt tỏa ra khi cắt kim loại, lưỡi của chúng phải chịu nhiệt, ở một mức độ lớn hơn - các bề mặt. Khi nhiệt độ dưới ngưỡng tới hạn (đối với mỗi vật liệu, nó có giá trị riêng)cấu trúc và độ cứng không thay đổi. Nếu nhiệt độ nung cao hơn định mức cho phép thì độ cứng giảm xuống. Nhiệt độ tới hạn được gọi là độ cứng đỏ.
Thuật ngữ "độ cứng màu đỏ" có nghĩa là gì?
Độ cứng của màu đỏ là tính chất của kim loại có màu đỏ sẫm khi nung đến nhiệt độ 600 ° C. Thuật ngữ này ngụ ý rằng kim loại vẫn giữ được độ cứng và khả năng chống mài mòn. Cốt lõi của nó, đó là khả năng chịu được nhiệt độ cao. Đối với các vật liệu khác nhau, có một giới hạn, từ 220 đến 1800 ° C.
Làm thế nào để tăng hiệu suất của dụng cụ cắt?
Vật liệu công cụ của dụng cụ cắt được đặc trưng bởi chức năng tăng lên trong khi tăng khả năng chịu nhiệt độ và cải thiện việc loại bỏ nhiệt sinh ra trên lưỡi dao trong quá trình cắt. Nhiệt làm tăng nhiệt độ.
Nhiệt thoát ra từ lưỡi dao vào sâu trong thiết bị càng nhiều thì nhiệt độ trên bề mặt tiếp xúc của thiết bị càng giảm. Mức độ dẫn nhiệt phụ thuộc vào thành phần và độ nóng.
Ví dụ: hàm lượng của các nguyên tố như vonfram và vanadi trong thép làm giảm độ dẫn nhiệt của nó, và một hỗn hợp titan, coban và molypden làm cho nó tăng lên.
Điều gì xác định hệ số ma sát trượt?
Hệ số ma sát trượt phụ thuộc vào thành phần và tính chất vật lý của các cặp vật liệu tiếp xúc, cũng như giá trị ứng suất trên bề mặt,chịu ma sát và trượt. Hệ số ảnh hưởng đến khả năng chống mài mòn của vật liệu.
Sự tương tác của công cụ với vật liệu đã được xử lý tiến hành với sự tiếp xúc di chuyển liên tục.
Vật liệu nhạc cụ hoạt động như thế nào trong trường hợp này? Các loại đều hao mòn như nhau.
Chúng được đặc trưng bởi:
- khả năng xóa kim loại mà nó tiếp xúc;
- khả năng thể hiện khả năng chống mài mòn, tức là chống lại sự mài mòn của vật liệu khác.
Sự mòn lưỡi luôn xảy ra. Do đó, các thiết bị mất đi đặc tính và hình dạng bề mặt làm việc của chúng cũng thay đổi.
Khả năng chống mài mòn có thể thay đổi tùy theo điều kiện cắt.
Thép công cụ được chia thành những nhóm nào?
Vật liệu chính của nhạc cụ có thể được chia thành các loại sau:
- cermet (hợp kim cứng);
- gốm kim loại, hoặc gốm khoáng;
- boron nitride dựa trên vật liệu tổng hợp;
- kim cương tổng hợp;
- Thép công cụ dựa trên carbon.
Sắt dụng cụ có thể là carbon, hợp kim và tốc độ cao.
Thép công cụ dựa trên carbon
Vật liệu cacbon bắt đầu được sử dụng để chế tạo công cụ. Tốc độ cắt của chúng rất chậm.
Thép công cụ được đánh dấu như thế nào? Vật liệu được ký hiệu bằng một chữ cái (ví dụ, "U" có nghĩa là carbon), cũng như một số (chỉ số của một phần mười của phần trăm hàm lượng carbon). Sự hiện diện của chữ "A" ở cuối nhãn hiệu cho thấy chất lượng cao của thép (hàm lượng các chất như lưu huỳnh và phốt pho không vượt quá 0,03%).
Chất liệu carbon có độ cứng 62-65 HRC và khả năng chịu nhiệt độ thấp.
Các loại vật liệu công cụU9 và U10A được sử dụng trong sản xuất máy cưa và dòng U11, U11A và U12 được thiết kế cho các loại côn tay và các công cụ khác.
Mức độ chịu nhiệt độ của thép dòng U10A, U13A là 220 ° C, vì vậy bạn nên sử dụng các dụng cụ làm bằng vật liệu này với tốc độ cắt 8-10 m / phút.
Sắt hợp kim
Vật liệu dụng cụ hợp kim có thể là crom, crom-silicon, vonfram và crom-vonfram, với phụ gia mangan. Các chuỗi như vậy được biểu thị bằng số và chúng cũng có đánh dấu chữ cái. Hình đầu tiên bên trái cho biết hệ số của hàm lượng cacbon trong phần mười nếu hàm lượng của nguyên tố nhỏ hơn 1%. Các số ở bên phải đại diện cho hàm lượng hợp kim trung bình dưới dạng phần trăm.
Vật liệu công cụ loại X thích hợp để chế tạo vòi và khuôn. Thép B1 thích hợp để chế tạo các mũi khoan, vòi và doa nhỏ.
Mức độ chịu nhiệt độ của các chất hợp kim là 350-400 ° C, vì vậy tốc độ cắt nhanh hơn một lần rưỡi so vớihợp kim cacbon.
Thép hợp kim cao được sử dụng để làm gì?
Vật liệu dụng cụ cắt nhanh khác nhau được sử dụng trong sản xuất máy khoan, mũi khoan và vòi. Chúng được dán nhãn bằng các chữ cái cũng như số. Các thành phần quan trọng của vật liệu là vonfram, molypden, crom và vanadi.
HSS được chia thành hai loại: hiệu suất bình thường và hiệu suất cao.
Thép hiệu suất bình thường
Loại sắt có cấp độ hoạt động bình thường bao gồm các cấp R18, R9, R9F5 và hợp kim vonfram với hỗn hợp molypden thuộc dòng R6MZ, R6M5, giữ được độ cứng ít nhất là HRC 58 ở 620 ° C. Thích hợp cho thép cacbon và thép hợp kim thấp, gang xám và hợp kim màu.
Thép hiệu suất cao
Loại này bao gồm các loại R18F2, R14F4, R6M5K5, R9M4K8, R9K5, R9K10, R10K5F5, R18K5F2. Họ có thể duy trì HRC 64 ở nhiệt độ từ 630 đến 640 ° C. Danh mục này bao gồm các vật liệu dụng cụ siêu cứng. Nó được thiết kế cho sắt và hợp kim khó gia công, cũng như titan.
Vật liệu cứng
Nguyên liệu như vậy là:
- cermet;
- gốm khoáng.
Hình dạng của các tấm phụ thuộc vào đặc tính của cơ học. Những công cụ này hoạt động ở tốc độ cắt cao so với vật liệu tốc độ cao.
Gốm kim loại
Cacbua Cermet là:
- vonfram;
- titan vonfram;
- vonfram bao gồm titan và tantali.
DòngVK bao gồm vonfram và titan. Các công cụ dựa trên các thành phần này có khả năng chống mài mòn tăng lên, nhưng mức độ chống va đập của chúng thấp. Các thiết bị trên cơ sở này được sử dụng để gia công gang.
Hợp kim vonfram-titan-coban được áp dụng cho tất cả các loại sắt.
Việc tổng hợp vonfram, titan, tantali và coban được sử dụng trong những trường hợp đặc biệt khi các vật liệu khác không hiệu quả.
Các lớpCacbua được đặc trưng bởi khả năng chịu nhiệt độ cao. Vật liệu làm bằng vonfram có thể duy trì các đặc tính của chúng với HRC 83-90 và vonfram với titan - với HRC 87-92 ở nhiệt độ 800 đến 950 ° C, giúp nó có thể hoạt động ở tốc độ cắt cao (từ 500 m / phút đến 2700 m / phút khi gia công nhôm).
Đối với các bộ phận gia công có khả năng chống gỉ và nhiệt độ cao, các dụng cụ từ dòng hợp kim hạt mịn OM được sử dụng. Cấp VK6-OM thích hợp để gia công tinh, trong khi VK10-OM và VK15-OM thích hợp cho gia công bán hoàn thiện và thô.
Hiệu quả hơn nữa khi làm việc với các chi tiết "khó" là vật liệu dụng cụ siêu cứng của dòng BK10-XOM và BK15-XOM. Họ thay thế cacbua tantali bằng cacbit crom, làm cho chúng bền hơn ngay cả khi chịu nhiệt độ cao.
Để tăng độ bền của tấm rắn, họ phải phủ lên nó một lớp màng bảo vệ. Titan cacbua, nitrua và cacbonit được sử dụng, được phủ một lớp rất mỏng. Độ dày từ 5 đến 10 micron. Kết quả là, một lớp cacbua titan hạt mịn được hình thành. Các hạt dao này có tuổi thọ dao gấp ba lần so với các hạt dao không tráng phủ, tăng tốc độ cắt lên 30%.
Trong một số trường hợp, vật liệu gốm sứ được sử dụng, được lấy từ nhôm oxit với việc bổ sung vonfram, titan, tantali và coban.
Gốm khoáng
Gốm khoáng TsM-332 dùng làm dụng cụ cắt. Nó có khả năng chịu nhiệt độ cao. Chỉ số độ cứng HRC là từ 89 đến 95 ở 1200 ° C. Ngoài ra, vật liệu này được đặc trưng bởi khả năng chống mài mòn, cho phép gia công thép, gang và hợp kim màu ở tốc độ cắt cao.
Để chế tạo dụng cụ cắt, kim loại gốm sứ dòng B. Nó được làm từ oxit và cacbua. Việc đưa cacbua kim loại, cũng như molypden và crom vào thành phần của gốm khoáng, giúp tối ưu hóa các tính chất cơ lý của gốm kim loại và loại bỏ tính giòn của nó. Tốc độ cắt được tăng lên. Bán hoàn thiện và hoàn thiện bằng công cụ dựa trên gốm kim loại phù hợp với gang dẻo xám, thép khó chế tạo và một số kim loại màu. Quá trình được thực hiện với tốc độ 435-1000 m / phút. Gốm cắt có khả năng chịu nhiệt độ. Độ cứng của nó là HRC90-95 ở 950-1100 ° С.
Để xử lý gang cứng, gang bền, cũng như sợi thủy tinh, người ta sử dụng một công cụ, phần cắt của nó được làm từ các chất rắn có chứa boron nitrua và kim cương. Chỉ số độ cứng của elbor (boron nitride) tương đương với chỉ số của kim cương. Khả năng chống lại nhiệt độ của nó gấp đôi so với sau này. Elbor được phân biệt bởi tính trơ với vật liệu sắt. Giới hạn độ bền của đa tinh thể khi nén là 4-5 GPa (400-500 kgf / mm2) và khi uốn - 0,7 GPa (70 kgf / mm2). Khả năng chịu nhiệt độ lên đến 1350-1450 ° C.
Cũng đáng chú ý là các viên bi kim cương làm từ tổng hợp của dòng ASB và cacbonado của dòng ASPK. Hoạt tính hóa học của chất sau đối với vật liệu chứa cacbon cao hơn. Đó là lý do tại sao nó được sử dụng khi mài các bộ phận làm bằng kim loại màu, hợp kim có hàm lượng silicon cao, vật liệu cứng VK10, VK30, cũng như các bề mặt phi kim loại.
Tuổi thọ dao của dao cắt cacbonade gấp 20-50 lần so với hợp kim cứng.
Hợp kim nào được sử dụng trong công nghiệp?
Nguyên liệu nhạc cụ được phát hành trên toàn thế giới. Các loại được sử dụng ở Nga, Mỹ và ở Châu Âu, phần lớn, không chứa vonfram. Chúng thuộc dòng KNT016 và TN020. Các mô hình này đã trở thành sự thay thế cho các nhãn hiệu T15K6, T14K8 và VK8. Chúng được sử dụng để gia công thép cho kết cấu, thép không gỉ và vật liệu dụng cụ.
Yêu cầu mới đối với vật liệu dụng cụ do thiếu vonfram vàcoban. Chính vì yếu tố này mà các phương pháp thay thế để thu được các hợp kim cứng mới không chứa vonfram liên tục được phát triển ở Hoa Kỳ, các nước Châu Âu và Nga.
Ví dụ, vật liệu dụng cụ dòng Titan 50, 60, 80, 100 do công ty Adamas Carbide Co của Mỹ sản xuất có chứa cacbua, titan và molypden. Số tăng dần cho biết mức độ bền của vật liệu. Đặc tính của vật liệu công cụ của phiên bản này ngụ ý mức độ bền cao. Ví dụ, dòng Titan100 có sức mạnh 1000 MPa. Cô ấy là đối thủ của gốm sứ.
