Инструментальные материалы и требования предъявляемые к ним

Инструментальные материалы. Минералокерамические материалы.

В процессе резания возникает трение задней и передней поверхностей резца о металл. Вследствие этого происходит истирание стружкой передней поверхности резца и поверхностью резания — задней поверхности резца. При нагреве инструмента во время обработки его износ ускоряется.

Время непрерывной работы инструмента до момента его допустимого затупления называется стойкостью инструмента. Она зависит от разных факторов (рода обрабатываемого материала, материала резца, его геометрических параметров, режима резания и др.). Чем тверже обрабатываемый материал, тем, при прочих равных условиях, меньше стойкость инструмента. Разнообразные инструментальные материалы обладают различными свойствами.

Требования, предъявляемые к инструментальным материалам, зависят от назначения инструментов. Важнейшие из общих требований, предъявляемых к инструментальным материалам, следующие; износостойкость, теплостойкость и механическая прочность.

Основные материалы, из которых изготовляют лезвийные режущие инструменты, следующие: инструментальные стали, металло-керамические твердые сплавы, минералокерамические материалы, алмазы.

Инструментальные стали бывают углеродистые, легированные и быстрорежущие. Углеродистые инструментальные стали обладают низкой износостойкостью и малой теплостойкостью (сохраняют режущие свойства при нагреве до 200—250° С, а легированные стали — до 350—400° С).

При применении инструментов из быстрорежущих сталей скорость резания в 3—4 раза выше, чем при применении инструментов из углеродистых сталей. Инструменты из быстрорежущей стали сохраняют режущие свойства при нагреве до 600—650° С.

Инструменты с пластинками из твердых сплавов сохраняют режущие свойства при температурах до 800—900° С. Этими инструментами можно осуществлять резание со скоростями значительно более высокими, чем при применении инструментов из быстрорежущих сталей, а также обрабатывать очень твердые материалы.

Минералокерамические материалы изготовляют прессованием и специальной термической обработкой окиси алюминия. Эти материалы обладают большой твердостью и сохраняют режущие свойства при температурах до 1200° С. Износостойкость минералокерамических инструментов выше, чем твердых сплавов, но они более хрупки и менее прочны, чем последние.

Электронная библиотека

Производительность обработки резанием во многом зависит от материала режущей части инструмента. Каждая группа инструментальных материалов обладает определенным набором физико-механических свойств и используется для обработки определенной группы конструкционных материалов. В настоящее время применяется пять основных групп инструментальных материалов, из которых изготавливается режущий инструмент (рис. 11.1).

К инструментальным материалам, предъявляются следующие требования:

1) высокая твердость, значительно превосходящая твердость обрабатываемого материала. Твердость является одним из наиболее важных показателей качества инструментальных материалов, определяющим износостойкость и прочность инструментов;

2) высокая прочность, так как режущая часть при резании подвергается значительным нагрузкам, которые не должны вызывать разрушение и заметное пластическое деформирование режущей части инструмента;

3) высокая теплостойкость, характеризующаяся наивысшей температурой, при которой инструментальный материал сохраняет свою твердость (режущие свойства);

4) высокая износостойкость – способность инструментального материала сопротивляться износу инструмента по его задней и передней поверхностям в процессе резания;

1) технологические свойства, обеспечивающие оптимальные условия изготовления инструмента. Для инструментальных сталей ими являются:

· хорошая обрабатываемость резанием и давлением;

· благоприятные особенности термической обработки (хорошие закаливаемость и прокаливаемость, минимальная деформация и образование трещин при закалке и др.);

· шлифуемость и т.д.

Для твердых сплавов особое значение приобретает хорошая шлифуемость, а также отсутствие трещин и других дефектов при пайке и заточке инструмента.

Инструментальные материалы и требования предъявляемые к ним

Высокие эксплуатационные характеристики режущих инструментов в значительной степени зависят от качества материала, из которого эти инструменты изготовлены. Материалы, предназначенные для режущих инструментов, должны по ряду показателей значительно превосходить материалы, применяемые в машиностроении для изготовления различных деталей.

Основные требования к инструментальным материалам следующие:

1. Инструментальный материал должен иметь высокую твердость — не менее 63. 66 НRС по Роквеллу (шкала С).

2. При резании металлов выделяется значительное количество теплоты и режущая часть инструмента нагревается. Температура рабочих поверхностей и режущих кромок инструмента может достигать нескольких сот градусов. Необходимо, чтобы при значительных температурах резания твердость поверхностей инструментов существенно не уменьшалась.

Способность материала сохранять высокую твердость при повышенных температурах и исходную твердость после охлаждения называется теплостойкостью.

Инструментальный материал должен обладать высокой теплостойкостью.

3. Наряду с теплостойкостью, инструментальный материал должен иметь высокую износостойкость при повышенной температуре, т. е. обладать хорошей сопротивляемостью истиранию обрабатываемым материалом.

4. Важным требованием является высокая прочность инструментального материала. Если высокая твердость материала рабочей части инструмента сопровождается значительной хрупкостью, это приводит к поломке инструмента и выкрашиванию режущих кромок.

5. Инструментальный материал должен обладать технологическими свойствами, обеспечивающими оптимальные условия изготовления из него инструментов.

Для инструментальных сталей ими являются:

  • хорошая обрабатываемость резанием и давлением;
  • малая чувствительность к перегреву и обезуглероживанию;
  • хорошие закаливаемость и прокаливаемость;
  • минимальные деформирование и образование трещин при закалке и т. д.;
  • хорошая шлифуемость после термической обработки.

    Для твердых сплавов первые два требования менее существенны, но зато особое значение приобретает хорошая шлифуемость, а также отсутствие трещин и других дефектов.

    Энциклопедия по машиностроению XXL

    Оборудование, материаловедение, механика и .

    Требования, предъявляемые к инструментальным материалам

    В процессе резания происходит нагрев режущей кромки инструмента. Поэтому основным требованием, предъявляемым к инструментальным материалам, является высокая теплостойкость (красностойкость) — способность сохранять твердость и режущие свойства при длительном нагреве в процессе работы. [c.380]

    Требования, предъявляемые к инструментальным материалам, зависят от вида изготовляемых из них инструментов режущие, ударно-штамповые, или измерительные. Однако имеются и общие требования для всех инструментальных материалов — это высокая твердость, хорошая износостойкость, высокая прочность при удовлетворительной вязкости. Кроме того, инструментальные стали должны легко закаливаться. В случае, если инструмент нагревается в процессе работы, сталь должна иметь высокую теплостойкость (красностойкость). [c.136]

    Важнейшее требование, предъявляемое к инструментальным материалам, — сочетание твердости и вязкости с наибольшей эффективностью. [c.325]

    Основными требованиями, предъявляемыми к инструментальным материалам, являются высокие твердость (НЯС 62—65) при возможно меньшей хрупкости, износостойкость, красностойкость (теплостойкость) и механическая прочность. [c.41]

    Вторым требованием, предъявляемым к инструментальным материалам, является высокая износоустойчивость, потому что стойкость инструмента зависит от степени истирания передней и задней поверхностей в процессе резания. Износ инструмента сказывается на точности обрабатываемой детали. [c.47]

    Следовательно, третьим требованием, предъявляемым к инструментальным материалам, будет высокая теплостойкость, которая является основным показателем режущих свойств инструментальных материалов. Производительность инструмента в конечном счете определяет именно теплостойкость. [c.47]

    ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫМ МАТЕРИАЛАМ [c.9]

    Среди разнообразных требований, предъявляемых к инструментальным материалам, важнейшими являются красностойкость, механическая прочность и технологичность. [c.23]

    Для осуществления процесса резания необходимо режущий инструмент внедрить в металл, что можно осуществить приложением соответствующей силы, при условии, что твердость режущего инструмента (при достаточной прочности) будет выше твердости обрабатываемого материала. В процессе обработки заготовки режущая часть инструмента подвергается большим давлениям, трению и нагреву, что приводит к износу режущего инструмента, а иногда и к полному его разрушению. Поэтому основными требованиями, предъявляемыми к инструментальным материалам, являются высокие твердость и прочность, а также износостойкость при высокой температуре в течение продолжительного времени. [c.190]

    ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ к ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫМ МАТЕРИАЛАМ [c.11]

    Требования, предъявляемые к инструментальным материалам, определяются условиями, в которых находятся контактные поверхности инструмента при срезании с детали припуска, оставленного на обработку. На рис. 1 представлен режущий клин инструмента, срезающий с поверхности резания слой металла толщиной а. Стружка соприкасается с передней поверхностью инструмента в пределах площадки контакта шириной С. Для того чтобы режущий клин, не деформируясь, мог срезать слой обрабатываемого материала и превратить его в стружку, твердость Я инструментального материала должна значительно превосходить твердость Ям обрабатываемого материала. Поэтому первым требованием, которое предъявляют к инструментальному материалу, является его высокая твердость. Если бы при повышении твердости инструментального материала сохранялась его механическая прочность, то увеличение отношения однозначно характеризовало бы улучшение, эксплуатационных свойств инструментального материала. Однако увеличение твердости Я , как правило, сопровождается возрастанием хрупкости, а поэтому для различных марок инструментальных материалов существует определенное оптики [c.11]

    Смотрите так же:  За сколько дней оформить ип

    В результате перемещения стружки по передней поверхности и поверхности резания по задней поверхности с большой скоростью, доходящей до 250—350 м/мин, при высоких контактных напряжениях и температурах рабочие поверхности инструмента изнашиваются, В связи с этим четвертым требованием, предъявляемым к инструментальному материалу, является его высокая износостойкость. Под износостойкостью понимают способность инструментального материала сопротивляться при резании удалению его частиц с контактных поверхностей инструмента. Износостойкость материала зависит от его твердости, прочности и теплостойкости, возрастая при их увеличении. [c.13]

    За последние годы советские ученые создали новые конструкционные и инструментальные стали с учетом требований, предъявляемых к металлическим материалам современным машиностроением. [c.4]

    При этом необходимо учитывать следующее удорожание инструментальной оснастки для станков с ЧПУ в связи с повышенными требованиями, предъявляемыми к ней, и в связи с мелкосерийным характером производства возможность эффективного использования на станках с ЧПУ новых инструментальных материалов, позволяющих работать с высокими скоростями, которых нельзя достичь при работе на универсальных станках. [c.35]

    Таким образом, нанесение износостойких покрытий на инструментальные материалы позволяет приблизиться к решению задачи создания идеального инструментального материала, обладающего высокой износостойкостью в сочетании с достаточной прочностью и вязкостью. Режущий инструмент, изготовленный из такого материала, может удовлетворять самым высоким требованиям, предъявляемым к качеству, производительности, надежности. [c.4]

    С учетом предварительно сформулированных задач исследования и концепции покрытия как третьей среды между инструментальным и обрабатываемым материалами разработку покрытий для труднообрабатываемых материалов проводили только на основе композиционных и многослойных систем. При выборе состава этих покрытий руководствовались общими требованиями, предъявляемыми к покрытиям, и принципиальным подходом к многослойным композиционным покрытиям для режущих инструментов. При разработке покрытий для труднообрабатываемых материалов использовали вакуумно-плазменную технологию. [c.162]

    Высоким требованиям, предъявляемым к материалу протяжек, в наиболее полной мере отвечает быстрорежущая сталь. Легированные инструментальные стали для изготовления протяжек применяют ограниченно, главным образом для мелкосерийного и единичного производства изделий. [c.75]

    Таковы основные требования, предъявляемые к материалам, из которых изготовляются резцы углеродистой инструментальной, легированной и быстрорежущей сталям, а также твердым сплавам. [c.90]

    В справочнике изложены основные сведения по инструменту и технологической оснастке, используемых на машиностроительных предприятиях, а также по конструкции и техническим требованиям, предъявляемым к технологической оснастке, сведения по маркам инструментальных материалов. Каждая глава справочника содержит сведения по методам изготовления и ремонту инструмента и технологической оснастки. Кроме этого в справочнике приведены технические требования по точности изготовления и параметрам шероховатости рабочих поверхностей, оказывающих определяющее влияние на точность обрабатываемых изделий. В справочнике приведены основные марки материалов, используемых для изготовления технологической оснастки. [c.3]

    Чем больше твердость обрабатываемых материалов, толще стружка и выше скорость резания, тем больше энергия, затрачиваемая на процесс обработки резанием. Механическая энергия переходит в тепловую. Выделяющееся тепло нагревает резец, деталь, стружку и частично рассеивается. Поэтому основным требованием, предъявляемым к инструментальным материалам, является высокая теплостойкость, т, е. способность сохранять твердость и режущие свойства при длительном нагреве в процессе работы. По теплостойкости различают три группы инструментальных сталей для режущего инструмента нетеплостойкие, полу-теилостойкие и теплостойкие. [c.195]

    В процессе резания вследствие превращения механической энергии в тепловую со стороны детали на инструмент действует мощный тепловой поток, в результате чего на передней поверхности инструмента устанавливается весьма высокая температура е — 800 -ь 900 С. Из-за интенсивного разогревания контактные поверхности инструмента теряют свою исходную твердость, размягчаются и быстро изнашиваются. На рис. 2 показано уменьшение твердости различных инструментальных материалов при нагревании, из которого видно, что такая сталь как У10 уже при температурах более 300 С настолько снижает свою твердость, что резание ею становится невозможным. Поэтому третьим требованием, предъявляемым к инструментальному материалу, является его высокая теплостойкость. Под теплостойкостью инструментального материала понимают способность материала сохранять при нагреве твердость, достаточную для осуществления процесса резания. Теплостойкость является важнейшим показателем качества инструментального материала, так как для инструмента важна не только исходная.твердость, но и то, как эта твердость сохраняется при нагревании инструмента в процессе резания. Теплостойкость инструментального материала при резании можно характеризовать так называемой критйческой температурой. Эта температура, устанавливающаяся в процессе резания, при которой инструментальный материал еще не теряет своих режущих свойств, и инструмент, из которого он изготовлен, способен резать. [c.12]

    С начала 60-х годов широкое распространение получили износостойкие материалы с нанесенньГми на них покрытиями. Покрытия нашли применение в аэрокосмической промышленности, атомной энергетике, автомобилестроении, при изготовлении инструментальных материков. Использование покрытий позволяет увеличить в несколько раз срок службы изделий, сэкономить дорогостоящие и дефицитные материалы. Карбид титана является одним из самых эффективных материалов, используемых в качестве износостойкого покрытия, и это связано прежде всего с тем, что Ti в наибольшей мере удовлетворяет требованиям, предъявляемым к покрытиям высокие износостойкость и твердость при высоких и низких температурах хорошая химическая стабильность небольшой коэффициент трения, хорошее сцепление с поверхностью материала — основы окалиностойкость малая склонность к схватыванию и холодной сварке способность не разрушаться под воздействием механических и тепловых нагрузок. [c.132]

    Инструментальные материалы. Основными требованиями, предъявляемыми к стали для режущего инструмента, являются высокая износостой- [c.615]

    Большинство соединений тугоплавких переходных металлов, обладая уникальными свойствами и широким диапазоном свойств, делающих их пригодными для использования в качестве покрытий, имеют преимущества и недостатки. С учетом отмеченной выше двойственной природы покрытия на режущем инструменте как третьей среды между инструментальным и обрабатываемым материалами использование одного из тугоплавких соединений в качестве покрытия не всегда может удовлетворять основным требованиям, предъявляемым к покрытиям для режущих инструментов. Поэтому в настоящее время все большее применение находят многослойные покрытия с переменными свойствами и химическим составом. Последние в максимальной степени способны удовлетворить сложному комплексу требований, предъявляемых к покрытиям для режуших инструментов (см. рис. 15), и, кроме того, способны хорошо сопротивляться хрупкому разрушению в условиях развития трещин или при сильных пластических деформациях режущей части. [c.40]

    Высокие требования, предъявляемые к УСП и УСПК, заставляют применять для основных деталей легированные, цементуемые, высокоуглеродистые и инструментальные стали. Проведенные выше исследования показывают, что возможна замена дорогих материалов на более дешевые. Так, можно использовать недорогие легированные стали, например азотированную сталь марки 0ХН1М. [c.184]

    В разделе Пространственная организация рабочего места и порядок размещения оргтехоснастки, инструментов, материалов приведена общая схема внешней планировки рабочего места (размещение на определенной площади функционально связанных между собой элементов производства) с увязочными и габаритными размерами оборудования и оргоснастки. Общая схема дополнена описанием и схемами отдельных элементов внутренней планировки рабочего места (расположение инструмента в инструментальной тумбочке и т. п.). Этот раздел проекта разработан с учетом требований НОТ, предъявляемых к планировке рабочего места (рациональное пространственное расположение оборудования, организационной оснастки размещение материалов местоположение рабочего, при котором обеспечивается высокопроизводительная работа с наименьшими трудовыми затратами, удобство и безопасность в работе и др.), участка, цеха. [c.38]

    Смотреть страницы где упоминается термин Требования, предъявляемые к инструментальным материалам : [c.47] [c.13] Смотреть главы в:

    2.1 Инструментальные материалы, применяемые для изготовления лезвийного инструмента. Требования предъявляемые к ним

    Эффективность работы режущего инструмента во мно­гом определяется свойствами инструментального материала. Впроцессе резания инструменты испытывают большие удельные нагрузки, подвергаются нагреву и износу поэтому инструментальные материалы должны обладать определенными физико-механическими и технологическими свойствами, из которых основными являются: твердость, прочность и пластичность, теплостойкость, теплопроводность, сопротивляемость схватыванию с об­рабатываемым материалом, износостойкость, а также закаливаемость и прокаливаемость (для инструментальных сталей), устойчивость против перегрева и окисления, свариваемость или способность к соединению пайкой, склонность к образованию трещин при пайке, шлифуемость. От указанных свойств этих материалов зависят такие важные технологические показатели, как производительность обработки резанием, стойкость, надежность, инструмента и др.

    Практически не существует таких материалов, которые бы обладали одновременно высокой твердостью; прочностью, тепловыми характеристиками и т. д.

    Для обеспечения качественной и высокопроизводительной об­работки инструментальные материалы должны отвечать основным сле­дующим требованиям:

    Смотрите так же:  Приказ мз рф 120

    Иметь высокие механические характеристики (твердость, прочность, ударную вязкость и др.).

    Твердость. Чтобы внедриться в по­верхностные слои обрабатываемой за­готовки, материал режущих лезвий рабо­чей части инструментов должен иметь высокую твердость, т.е. осуществление процесса резания воз­можно в том случае, если твердость режущего инстру­мента значительно выше твердости обрабатываемого материала. Чем выше твердость инструмента, тем выше по стойкость и скорость резания. Твердость инструмен­тальных материалов может быть природ­ная, т. е. свойственная этому материалу при его образовании, и может быть по­лучена специальной обработкой.

    С увеличением твердости повышается сопротивляемость инструмента механическому износу и более длительное время сохраняется острота режущей кромки. Однако не для всех инструментов и условий обработки целесообразно выбирать инструментальный мате­риал с наивысшей твердостью, так как с ее увеличением повышаются хрупкость и склонность к образованию трещин при пайке и заточке, ухудшается шлифуемость. Поэтому при выборе инструментального материала необходимо учитывать не только твердость, но и другие то свойства.

    Твердость инструментальных материалов определя­тся с помощью прибора Роквелла или прибора ПМТ-3. Оценку твердости на первом приборе производят по шкале С (нагрузка на алмазный конус—150 кгс) или по шкале А (нагрузка—60 кгс) и обозначают соответственно HRC или HRA. На приборе ПМТ-3 твердость оценивается по методу Виккерса как частное от деле­ния нагрузки на боковую площадь отпечатка, измеряется в кгс/мм 2 и обозначается HV.

    Прочность. В процессе резания на инструмент действуют силы, которые подвергают его сжатию; из-ибу, скручиванию и другим видам деформации. Способность инструмента сопротивляться деформации является очень важным свойством и характеризуется пределом прочности. Понятие прочности инструмента имеет двоякое значение: прочность режущих элементов, находящихся в зоне резания и подвергающихся воздействию сходящей стружки и образующегося тепла, и прочность не режущих элементов инструмента. В первом случае прочность характеризует такие режущие свойства инструмента, как сопротивление хрупкому и пластическому разрушению режущей части; во втором—жесткость, виброустойчивость и надежность инструмента — в целом.

    2. Быть химически инертными к обрабатываемым ма­териалам.

    Адгезионная стойкость — это устойчивость против схватывания. Низкая адгезионная стойкость ин­струментального материала приводит к увеличению ин­тенсивности износа инструмента, особенно при высоких температурах и давлениях в зоне резания.

    3. Иметь высокую теплостойкость (сохранить твердость и износостойкость, а следовательно, и режущие свойства при высоких тем­пературах), теплопроводность и быть малочувствительными к циклическим колебаниям температуры.

    Теплостойкость. Механические свойства инструментального материала изменяются под воздействием температуры резания. С увеличением температуры выше предельного значения твердость и прочность материала уменьшаются и достигают таких значений, когда инструмент начинает быстро размягчаться, изнашиваются и теряет свою режущую способность.

    Температура, до которой инструментальный мате­риал сохраняет свою режущую способность, называется теплостойкостью‘.

    1 В государственных стандартах на инструментальные и быст­рорежущие стали применяют термин «красностойкость», который идентичен с термином «теплостойкость». В основе термина «красностойкость» лежит физическое свойство металлов в нагретом до 600 °С состоянии излучать темно-красный свет. По сути своей термин «красностойкость» означает теплостойкость инструменталь­ных материалов.

    Различные инструмен­тальные материалы имеют теплостойкость в широких пределах — от 220 до 1600 °С.

    Учитывая, что температура режущего лезвия в зна­чительной мере зависит от скорости резания (повыша­ется с увеличением последней), материалы, имеющие большую теплостойкость, даже при равной твердости могут работать с более высокими скоростями резания и обрабатывать более твердые материалы.

    Теплопроводность—этой свойство, влияющее на температуру режущего лезвия в процессе обработки. Чем выше теплопроводность, тем лучше отводится тепло из зоны контакта инструмента с обрабатываемым мате­риалом и тем меньше температура резания. Кроме того, материалы с большей теплопроводностью меньше склон­ны к образованию трещин при заточке и пайке.

    Износостойкость. Взаимодей­ствие инструмента с обрабатываемым материалом протекает в условиях под­вижного контакта. При этом оба тела, образующих трущуюся пару, взаимно изнашивают друг друга. Изностойкость — это свойство инструмен­тального материала сопротивляться механическому, теп­ловому и химическому воздействию обрабатываемого материала в процессе резания. Важнейшими фактора­ми, влияющими на износостойкость, являются рассмо­тренные выше свойства—твердость, теплостойкость, теплопроводность, адгезионная стойкость.

    1 — сталь 45 — быстрорежущие ста­ли;2—сталь 45—твердые сплавы под­группы ВТК;

    3—чугун—твердые спла­вы подгруппы ВК

    Рис. 2.1 — Зависимость изменения коэффициен­та трения от скорости скольже­ния для различных пар мате­риалов

    Материал каждо­го из взаимодействующих тел обладает:

    а) свойством истирать материал, с кото­рым он взаимодействует;

    б) износостой­костью, выражающей способность мате­риала сопротивляться истирающему дей­ствию материала контртела.

    Практиче­ский интерес при изучении процессов резания представляет износ лезвий инст­рументов. Изнашивание лезвий инстру­ментов происходит на протяжении всего периода их подвижного контакта с обра­батываемым материалом. В результате этого процесса лезвия теряют некоторую часть своей массы и на них отчетливо видны следы износа в виде нарушений формы рабочих поверхностей.

    Износостойкость не является каким-либо неизменным свойством инструмен­тальных материалов и зависит от усло­вий резания. Износостойкость — это ко­личественное выражение работы сил тре­ния, затраченной на превращение неко­торой массы лезвия в продукт износа в конкретных условиях взаимодействия с определенным конструкционным ме­таллом.

    Быть достаточно технологичными и относительно де­шевыми. Применяемые инструментальные материалы мож­но разделить на следующие основные группы:

    углеродистые инстру­ментальные стали;

    легированные инстру­ментальные стали;

    сверхтвердые материалы и алмазы.

    Первые две группы имеют пока наибольшее применение. Однако в бли­жайшие годы опережающими темпами развивают производство инструментов из сверхтвердых материалов и керамики. Хим­ический состав и физико-механические свойства широко распрост­раненных инструментальных материалов представлены в таблице 2.1.

    Таблица 2.1 — Физико-механические свойства основных групп инструментальных материалов

    Инструментальные материалы и требования предъявляемые к ним

    Как выбрать и купить фрезерно-гравировальный станок с ЧПУ

    8. Инструментальные материалы

    Инструментальными являются материалы, основное назначение которых — оснащение рабочей части инструментов. К ним относятся инструментальные углеродистые, легированные и быстрорежущие стали, твердые сплавы, минералокерамика, сверхтвердые материалы.

    Основные свойства инструментальных материалов

    8.1. Инструментальные стали.

    По химическому составу, степени легированности инструментальные стали разделяются на инструментальные углеродистые, инструментальные легированные и быстрорежущие стали. Физико-механические свойства этих сталей при нормальной температуре достаточно близки, различаются они теплостойкостью и прокаливаемостью при закалке.

    В инструментальных легированных сталях массовое содержание легирующих элементов недостаточно, чтобы связать весь углерод в карбиды, поэтому теплостойкость сталей этой группы лишь на 50-100 0 С превышает теплостойкость инструментальных углеродистых сталей. В быстрорежущих сталях стремятся связать весь углерод в карбиды легирующих элементов, исключив при этом возможность образования карбидов железа. За счет этого разупрочнение быстрорежущих сталей происходит при более высоких температурах.

    Инструментальные углеродистые (ГОСТ 1435-74) и легированные (ГОСТ 5950-73) стали. Основные физико-механические свойства инструментальных углеродистых и легированных сталей приведены в таблицах. Инструментальные углеродистые стали обозначаются буквой У, за которой следует цифра, характеризующая массовое содержание углерода в стали в десятых долях процента. Так, в стали марки У10 массовое содержание углерода составляет один процент. Буква А в обозначении соответствует высококачественным сталям с пониженным массовым содержанием примесей.

    Химический состав углеродистых инструментальных сталей

    Содержание серы не более 0,03%

    фосфора – 0,035%, хрома – 0,2%

    никеля – 0,25%, меди – 0,25%

    Содержание серы не более 0,02%

    Фосфора – 0,03%, хрома – 0,15%

    Зубила, стамески, пилы, керны, слесарный инструмент

    Ножницы, пилы, ролики накатные, пробойники, матрицы, ручные дереворежущие инструменты.

    У10, У10А, У11, У11А

    Мелкоразмерный режущий инструмент.

    Режущий инструмент, работающий при низких скоростях резания

    Напильники, шаберы, резцы, гравировальный инструмент.

    В инструментальных легированных сталях первая цифра, характеризует массовое содержание углерода в десятых долях процента (если цифра отсутствует, то содержание углерода в ней до одного процента). Буквы в обозначении указывают на содержание соответствующих легирующих элементов: Г — марганец, Х — хром, С — кремний, В — вольфрам, Ф — ванадий, а цифры обозначают содержание элемента в процентах. Инструментальные легированные стали глубокой прокаливаемости марок 9ХС, ХВСГ, Х, 11Х, ХВГ отличаются малыми деформациями при термической обработке.

    Химический состав малолегированных инструментальных сталей

  • Химический состав малолегированной стали В1 установлен так, чтобы сохранить преимущества углеродистых сталей, улучшив закаливаемость и снизив чувствительность к перегреву
  • Стали типа ХВ5 имеют повышенную твердость (HRC до 70) из-за большого содержания углерода и сниженного содержания марганца
  • Хромистые стали типа Х относятся к сталям повышенной прокаливаемости
  • Стали, легированные марганцем типа 9ХС, относятся к устойчивым против снижения твердости при отпуске
  • Смотрите так же:  Виза в сша госпошлина

    Эти материалы имеют ограниченные области применения: углеродистые идут, в основном, для изготовления слесарных инструментов, а легированные — для резьбообразующих, деревообрабатывающих и длинномерных инструментов (ХВГ)- протяжек, разверток и т.д.

    8.2. Быстрорежущие стали (ГОСТ 19265-73)

    Химический состав и прочностные характеристики основных марок этих сталей приведены в таблицах. Быстрорежущие стали обозначаются буквами, соответствующими карбидообразующим и легирующим элементам: Р — вольфрам, М — молибден, Ф — ванадий, А — азот, К — кобальт, Т — титан, Ц — цирконий). За буквой следует цифра, обозначающая среднее массовое содержание элемента в процентах (содержание хрома около 4 процентов в обозначении марок не указывается).

    Цифра, стоящая в начале обозначения стали, указывает содержание углерода в десятых долях процента (например, сталь 11Р3АМ3Ф2 содержит около 1,1 % С; 3 % W; 3 % Мо и 2 % V). Режущие свойства быстрорежущих сталей определяются объемом основных карбидообразующих элементов: вольфрама, молибдена, ванадия и легирующих элементов- кобальта, азота. Ванадий в связи с малым массовым содержанием (до 3%) обычно не учитывается, и режущие свойства сталей определяются, как правило, вольфрамовым эквивалентом, равным (W+2Mo)%. В прейскурантах на быстрорежущие стали выделяют три группы сталей: стали 1-й группы с вольфрамовым эквивалентом до 16 % без кобальта, стали 2-й группы — до 18 % и содержанием кобальта около 5 %, 2ста 0ли 3-й группы — до 20 % и содержанием кобальта 5-10 %. Соответственно, различаются и режущие свойства этих групп сталей.

    Химический состав быстрорежущих сталей

    Химический состав литых быстрорежущих сталей

    Кроме стандартных, применяются и специальные быстрорежущие стали, содержащие, например, карбонитриды титана. Однако высокая твердость заготовок этих сталей, сложность механической обработки не способствующих широкому распространению. При обработке труднообрабатываемых материалов находят применение порошковые быстрорежущие стали Р6М5-П и Р6М5К5-П. Высокие режущие свойства этих сталей определяются особой мелкозернистой структурой, способствующей повышению прочности, уменьшению радиуса скругления режущей кромки, улучшенной обрабатываемости резанием и в особенности шлифованием. В настоящие время проходят промышленные испытания безвольфрамовые быстрорежущие стали с повышенным содержанием различных легирующих элементов, в том числе алюминия, малибдена, никеля и других

    Один из существенных недостатков быстрорежущих сталей связан с карбидной неоднородностью, т.е. с неравномерным распределением карбидов по сечению заготовки, что приводит, в свою очередь, к неравномерной твердости режущего лезвия инструмента и его износа. Этот недостаток отсутствует у порошковых и мартенситно-стареющих (с содержанием углерода менее 0,03%) быстрорежущих сталей.

    Примерное назначение и технологические особенности

    Может использоваться для всех видов режущего инструмента при обработке обычных конструкционных материалов. Обладает высокой технологичностью.

    Примерно для тех же целей, что и сталь Р18. Хуже шлифуется.

    Для инструментов простой формы, не требующих большого объёма шлифовальных операций; применяется для обработки обычных конструкционных материалов; обладает повышенной пластичностью и может использоваться для изготовления инструментов методами пластической деформации; шлифуемость пониженная.

    Для всех видов режущих инструментов. Возможно использовать для инструментов, работающих с ударными нагрузками; более узкий, чем у стали Р18 интервал закалочных температур, повышенная склонность к обезуглероживанию.

    Чистовые и получистовые инструменты / фасонные резцы, развёртки, протяжки и др. / при обработке конструкционных сталей.

    То же, что и сталь Р6М5, но по сравнению со сталью Р6М обладает несколько большей твёрдостью и меньшей прочностью.

    Используются для изготовления инструментов простой формы, не требующих большого объёма шлифовальных операций рекомендуется для обработки материалов с повышенными абразивными свойствами / стеклопластики, пластмассы, эбонит и т.п. / для чистовых инструментов, работающих со средними скоростями резания и малыми сечениями среза; шлифуемость пониженная.

    Для чистовых и получистовых инструментов, работающих со средними скоростями резания; для материалов с повышенными абразивными свойствами; рекомендуется взамен сталей Р6Ф5 и Р14Ф4, как сталь лучшей шлифуемости при примерно одинаковых режущих свойствах.

    Для обработки высокопрочных нержавеющих, жаропрочных сталей и сплавов в условиях повышенного разогрева режущей кромки; шлифуемость несколько понижена.

    Для обработки высокопрочных и твёрдых сталей и сплавов; материалов обладающих повышенными абразивными свойствами; шлифуемость низкая.

    Для обработки сталей и сплавов повышенной твёрдости; чистовая и получистовая обработка без вибраций; шлифуемость пониженная.

    Для инструментов простой формы при обработке углеродистых и легированных сталей с прочностью не более 800 МПа.

    Р6М5К5-МП, Р9М4К8-МП (порошко-вые)

    Для тех же целей, что и стали Р6М5К5 и Р9М4К8; обладают лучшей шлифуемостью, менее деформируются при термообработке, обладают большей прочностью, показывают более стабильные эксплуатационные свойства.

    8.3. Твердые сплавы (ГОСТ 3882-74)

    Твердые сплавы содержат смесь зерен карбидов, нитридов, карбонитридов тугоплавких металлов в связующих материалах. Стандартные марки твердых сплавов выполнены на основе карбидов вольфрама, титана,тантала. В качестве связки используется кобальт. Состав и основные свойства некоторых марок твердых сплавов для режущих инструментов приведены в таблице.

    Физико-механические свойства одно-, двух- и трехкарбидных твердых сплавов

    Коэффициент теплопроводности, Вт/(м Ч К)

    Коэффициент удельной теплоемкости Дж/(кг Ч К)

    Коэффициент линейного расширения,

    Предел прочности при изгибе,

    Предел прочности при сжатии, Мпа

    Состав физико-механические свойства безвольфрамовых твердых сплавов

    В зависимости от состава карбидной фазы и связки обозначение твердых сплавов включает буквы, характеризующие карбидообразующие элементы (В — вольфрам, Т — титан, вторая буква Т — тантал) и связку (буква К- кобальт). Массовая доля карбидообразующих элементов в однокарбидных сплавах, содержащих только карбид вольфрама, определяется разностью между 100% и массовой долей связки (цифра осле буквы К), например, сплав ВК4 содержит 4% кобальта и 96% WC. Вдвухкарбидных WC+TiC сплавах цифра после буквы карбидообразующего элемента определяется массовая доля карбидов этого элемента, следующая цифра — массовая доля связки, остальное — массовая доля карбида вольфрама (например, сплав Т5К10 содержит 5% TiC,10% Co и 85% WC).

    В трехкарбидных сплавах цифра после букв ТТ означает массовую долю карбидов титана и тантала. Цифра за буквой К — массовая доля связки, остальное- массовая доля карбида вольфрама (например, сплав ТТ8К6 содержит 6% кобальта, 8% карбидов титана и тантала и 86% карбида вольфрама).

    В металлообработке стандартом ISO выделены три группы применяемости твердосплавного режущего инструмента: группа Р — для обработки материалов, дающих сливную стружку; группа К — стружку надлома и группа М — для обработки различных материалов (универсальные твердые сплавы). Каждая область разделяется на группы и подгруппы.

    Твердые сплавы, в основном, выпускаются в виде различных по форме и точности изготовления пластин: напайных (наклеиваемых) — по ГОСТ 25393-82 или сменных многогранных — по ГОСТ 19043-80 — 19057-80 и другим стандартам.

    Многогранные пластины выпускаются как из стандартных марок твердых сплавов, так и из этих же сплавов с однослойными или многослойными сверхтвердыми покрытиями из TiC, TiN, оксида алюминия и других химических соединений. Пластины с покрытиями обладают повышенной стойкостью. К обозначению пластин из стандартных марок твердых сплавов с покрытием нитридов титана добавляют — маркировку букв КИБ (ТУ 2-035-806-80), а к обозначению сплавов по ISO — букву С.

    Выпускаются также пластины и из специальных сплавов (например, по ТУ 48-19-308-80). Сплавы этой группы (группы «МС») обладают более высокими режущими свойствами. Обозначение сплава состоит из букв МС и трехзначного (для пластин без покрытий)или четырехзначного (для пластин с покрытием карбидом титана) числа:

    1-я цифра обозначения соответствует области применения сплава по классификации ISO (1 — обработка материалов, дающих сливную стружку; 3 — обработка материалов, дающих стружку надлома; 2 — область обработки, соответствующая области М по ISO);

    2-я и 3-я цифры характеризуют подгруппу применяемости, а 4-я цифра — наличие покрытия. Например, МС111 (аналог стандартного Т15К6), МС1460 (аналог стандартного Т5К10) и т.д.

    Кроме готовых пластин выпускаются также заготовки в соответствии с ОСТ 48-93-81; обозначение заготовок то же, что и готовых пластин, но с добавлением буквы З.

    Безвольфрамовые твердые сплавы широко применяются как материалы, не содержащие дефицитных элементов. Безвольфрамовые сплавы поставляются в виде готовых пластин различной формы и размеров, степеней точности U и М, а также заготовок пластин. Области применения этих сплавов аналогичны областям использования двухкарбидных твердых сплавов при безударных нагрузках.

    Author: urist