De belangrijkste vereisten voor gereedschapsmaterialen zijn hardheid, slijtvastheid, hitte, enz. Door aan deze criteria te voldoen, is snijden mogelijk. Om in de oppervlaktelagen van het te verwerken product te dringen, moeten de messen voor het snijden van het werkende deel gemaakt zijn van sterke legeringen. Hardheid kan natuurlijk of verworven zijn.
In de fabriek gemaakt gereedschapsstaal is bijvoorbeeld gemakkelijk te snijden. Na mechanische en thermische verwerking, evenals slijpen en slijpen, neemt hun sterkte en hardheid toe.
Hoe wordt de hardheid bepaald?
Kenmerk kan op verschillende manieren worden gedefinieerd. Gereedschapsstaal heeft Rockwell-hardheid, hardheid heeft een numerieke aanduiding, evenals de letter HR met een schaal van A, B of C (bijvoorbeeld HRC). De keuze van het gereedschapsmateriaal hangt af van het type metaal dat wordt verwerkt.
De meest stabiele prestaties en slijtvaste messen diewarmtebehandeld zijn, kan worden bereikt met een HRC van 63 of 64. Bij een lagere waarde zijn de eigenschappen van gereedschapsmaterialen niet zo hoog en bij een hoge hardheid beginnen ze af te brokkelen door brosheid.
Metalen met een hardheid van HRC 30-35 worden perfect bewerkt met ijzeren gereedschappen die een warmtebehandeling hebben ondergaan met een HRC van 63-64. De verhouding van hardheidsindicatoren is dus 1:2.
Om metalen met HRC 45-55 te bewerken, moeten gereedschappen worden gebruikt die zijn gebaseerd op harde legeringen. Hun index is HRA 87-93. Materialen op synthetische basis kunnen worden gebruikt op gehard staal.
Sterkte van gereedschapsmaterialen
Tijdens het snijproces wordt een kracht van 10 kN of meer uitgeoefend op het werkende deel. Het veroorzaakt een hoge spanning, wat kan leiden tot de vernietiging van het gereedschap. Om dit te voorkomen, moeten snijmaterialen een hoge veiligheidsfactor hebben.
De beste combinatie van sterkte-eigenschappen hebben gereedschapsstaal. Het werkende deel dat ervan is gemaakt, is perfect bestand tegen zware belastingen en kan functioneren bij compressie, torsie, buigen en strekken.
Effect van kritische verwarmingstemperatuur op gereedschapsbladen
Wanneer er warmte vrijkomt bij het snijden van metalen, worden hun messen in grotere mate verhit - oppervlakken. Wanneer de temperatuur onder de kritische grens ligt (voor elk materiaal heeft het zijn eigen)structuur en hardheid veranderen niet. Als de verwarmingstemperatuur hoger wordt dan de toegestane norm, da alt de hardheid. De kritische temperatuur wordt rode hardheid genoemd.
Wat betekent de term "rode hardheid"?
Rode hardheid is de eigenschap van een metaal om donkerrood te gloeien bij verhitting tot een temperatuur van 600 °C. De term houdt in dat het metaal zijn hardheid en slijtvastheid behoudt. In de kern is het het vermogen om hoge temperaturen te weerstaan. Voor verschillende materialen is er een limiet, van 220 tot 1800°C.
Hoe kunnen de prestaties van het snijgereedschap worden verbeterd?
De gereedschapsmaterialen van het snijgereedschap worden gekenmerkt door verhoogde functionaliteit, terwijl ze de temperatuurbestendigheid verhogen en de afvoer van warmte die tijdens het snijden op het mes wordt gegenereerd, verbeteren. Warmte verhoogt de temperatuur.
Hoe meer warmte van het mes diep in het apparaat wordt verwijderd, hoe lager de temperatuur op het contactoppervlak. Het niveau van thermische geleidbaarheid is afhankelijk van de samenstelling en verwarming.
Het geh alte aan elementen zoals wolfraam en vanadium in staal veroorzaakt bijvoorbeeld een afname van de thermische geleidbaarheid, en een mengsel van titanium, kob alt en molybdeen zorgt ervoor dat het toeneemt.
Wat bepa alt de wrijvingscoëfficiënt?
De glijdende wrijvingscoëfficiënt hangt af van de samenstelling en fysieke eigenschappen van de contactmakende materiaalparen, evenals van de spanningswaarde op de oppervlakken,onderhevig aan wrijving en slip. De coëfficiënt beïnvloedt de slijtvastheid van het materiaal.
De interactie van het gereedschap met het verwerkte materiaal vindt plaats met constant bewegend contact.
Hoe gedragen instrumentale materialen zich in dit geval? Soorten slijten even hard.
Ze worden gekenmerkt door:
- de mogelijkheid om het metaal waarmee het in contact komt te wissen;
- vermogen om slijtvastheid te tonen, dat wil zeggen, weerstand te bieden aan de slijtage van een ander materiaal.
Slijtage van het mes komt de hele tijd voor. Hierdoor verliezen de apparaten hun eigenschappen en verandert ook de vorm van hun werkoppervlak.
Slijtageweerstand kan variëren afhankelijk van de snijomstandigheden.
In welke groepen wordt gereedschapsstaal onderverdeeld?
Belangrijkste instrumentale materialen kunnen worden onderverdeeld in de volgende categorieën:
- cermet (harde legeringen);
- cermets, of mineraal keramiek;
- boornitride op basis van synthetisch materiaal;
- synthetische diamanten;
- Koolstofgebaseerd gereedschapsstaal.
Gereedschapsijzer kan koolstof, legering en hoge snelheid zijn.
Koolstofgebaseerd gereedschapsstaal
Koolstofhoudende materialen werden gebruikt om gereedschappen te maken. Hun snijsnelheid is laag.
Hoe worden gereedschapsstaal gemarkeerd? Materialen worden aangeduid met een letter (bijvoorbeeld "U" betekent koolstof), evenals een nummer (indicatoren van tienden van een procent van het koolstofgeh alte). De aanwezigheid van de letter "A" aan het einde van de markering geeft de hoge kwaliteit van staal aan (het geh alte aan stoffen zoals zwavel en fosfor is niet hoger dan 0,03%).
Koolstofmateriaal heeft een hardheid van 62-65 HRC en is bestand tegen lage temperaturen.
U9 en U10A soorten gereedschapsmaterialen worden gebruikt bij de fabricage van zagen, en de U11, U11A en U12 series zijn ontworpen voor handtappen en ander gereedschap.
Het niveau van temperatuurbestendigheid van staal uit de U10A, U13A-serie is 220 °C, dus het wordt aanbevolen om gereedschappen te gebruiken die van dergelijke materialen zijn gemaakt met een snijsnelheid van 8-10 m/min.
Gelegeerd ijzer
Gelegeerd gereedschapsmateriaal kan chroom, chroom-silicium, wolfraam en chroom-wolfraam zijn, met een mengsel van mangaan. Dergelijke series worden aangegeven met cijfers en hebben ook lettermarkeringen. De eerste linker figuur geeft de coëfficiënt van het koolstofgeh alte in tienden aan als het geh alte van het element minder dan 1% is. De getallen aan de rechterkant vertegenwoordigen het gemiddelde legeringsgeh alte als een percentage.
Het gereedschap materiaal kwaliteit X is geschikt voor het maken van tappen en matrijzen. B1 staal is geschikt voor het maken van kleine boren, tappen en ruimers.
Het temperatuurbestendigheidsniveau van gelegeerde stoffen is 350-400 °C, dus de snijsnelheid is anderhalf keer sneller dan voorkoolstoflegering.
Waar worden hooggelegeerde staalsoorten voor gebruikt?
Er worden verschillende materialen voor snel snijgereedschap gebruikt bij de vervaardiging van boren, verzinkboren en kranen. Ze zijn voorzien van letters en cijfers. Belangrijke bestanddelen van de materialen zijn wolfraam, molybdeen, chroom en vanadium.
HSS zijn onderverdeeld in twee categorieën: normale en hoge prestaties.
Normaal prestatiestaal
De categorie ijzer met een normaal prestatieniveau omvat de kwaliteiten R18, R9, R9F5 en wolfraamlegeringen met een mengsel van molybdeen van de R6MZ, R6M5-serie, die een hardheid behouden van ten minste HRC 58 bij 620 ° C. Geschikt voor koolstofstaal en laaggelegeerde staalsoorten, grijs gietijzer en non-ferro legeringen.
Hoogwaardig staal
Deze categorie omvat de klassen R18F2, R14F4, R6M5K5, R9M4K8, R9K5, R9K10, R10K5F5, R18K5F2. Ze zijn in staat HRC 64 te handhaven bij temperaturen van 630 tot 640 °C. Deze categorie omvat superhard gereedschapsmateriaal. Het is ontworpen voor moeilijk te bewerken ijzer en legeringen, evenals voor titanium.
Hardmetalen
Dergelijke materialen zijn:
- cermet;
- mineraal keramiek.
De vorm van de platen hangt af van de eigenschappen van de mechanica. Deze gereedschappen werken met een hoge snijsnelheid in vergelijking met materiaal met hoge snelheid.
Metaal keramiek
Cermetcarbiden zijn:
- wolfraam;
- tungsten titanium;
- wolfraam met toevoeging van titanium en tantaal.
VK-serie omvat wolfraam en titanium. Gereedschappen op basis van deze componenten hebben een verhoogde slijtvastheid, maar hun niveau van slagvastheid is laag. Apparaten op deze basis worden gebruikt voor het verwerken van gietijzer.
Tungsten-titanium-kob alt legering is toepasbaar op alle soorten ijzer.
De synthese van wolfraam, titanium, tantaal en kob alt wordt gebruikt in speciale gevallen wanneer andere materialen niet effectief zijn.
Harbide hardmetaalsoorten worden gekenmerkt door een hoge mate van temperatuurbestendigheid. Materialen gemaakt van wolfraam kunnen hun eigenschappen behouden met HRC 83-90, en wolfraam met titanium - met HRC 87-92 bij een temperatuur van 800 tot 950 ° C, wat het mogelijk maakt om met hoge snijsnelheden te werken (van 500 m/min tot 2700 m/min bij het bewerken van aluminium).
Voor het bewerken van onderdelen die bestand zijn tegen roest en hoge temperaturen, worden gereedschappen uit de serie OM fijnkorrelige legeringen gebruikt. Type VK6-OM is geschikt voor nabewerken, terwijl VK10-OM en VK15-OM geschikt zijn voor semi-nabewerken en voorbewerken.
Nog efficiënter bij het werken met "moeilijke" onderdelen zijn de superharde gereedschapsmaterialen van de serie BK10-XOM en BK15-XOM. Ze vervangen tantaalcarbide door chroomcarbide, waardoor ze duurzamer zijn, zelfs bij blootstelling aan hoge temperaturen.
Om het sterkteniveau van de massieve plaat te vergroten, nemen ze hun toevlucht tot een coating met een beschermende film. Er wordt gebruik gemaakt van titaniumcarbide, nitride en carboniet, die in een zeer dunne laag worden aangebracht. De dikte is van 5 tot 10 micron. Hierdoor wordt een laag fijnkorrelig titaniumcarbide gevormd. Deze wisselplaten hebben een driemaal langere standtijd dan niet-gecoate wisselplaten, waardoor de snijsnelheid met 30% wordt verhoogd.
In sommige gevallen worden cermetmaterialen gebruikt, die worden verkregen uit aluminiumoxide met toevoeging van wolfraam, titanium, tantaal en kob alt.
Minerale keramiek
Mineraal keramiek TsM-332 wordt gebruikt voor snijgereedschappen. Het heeft een hoge temperatuurbestendigheid. De hardheidsindex HRC is van 89 tot 95 bij 1200 °C. Het materiaal wordt ook gekenmerkt door slijtvastheid, waardoor de verwerking van staal, gietijzer en non-ferro legeringen bij hoge snijsnelheden mogelijk is.
Voor het maken van snijgereedschappen wordt ook cermet uit de B-serie gebruikt, op basis van oxide en carbide. De introductie van metaalcarbide, evenals molybdeen en chroom in de samenstelling van mineraal keramiek, helpt de fysieke en mechanische eigenschappen van cermet te optimaliseren en elimineert de broosheid ervan. De snijsnelheid wordt verhoogd. Semi-nabewerken en afwerken met een op cermet gebaseerd gereedschap is geschikt voor grijs nodulair gietijzer, moeilijk te verspanen staal en een aantal non-ferro metalen. Het proces wordt uitgevoerd met een snelheid van 435-1000 m/min. Het snijden van keramiek is temperatuurbestendig. De hardheid is HRC90-95 bij 950-1100 °С.
Voor de verwerking van gehard ijzer, duurzaam gietijzer en glasvezel wordt een gereedschap gebruikt waarvan het snijgedeelte is gemaakt van vaste stoffen die boornitride en diamanten bevatten. De hardheidsindex van elbor (boornitride) is ongeveer hetzelfde als die van diamant. De weerstand tegen temperatuur is tweemaal die van de laatste. Elbor onderscheidt zich door zijn inertie voor ijzermaterialen. De sterktelimiet van de polykristallen bij compressie is 4-5 GPa (400-500 kgf/mm2), en bij buigen - 0,7 GPa (70 kgf/mm 2). Temperatuurbestendigheid is tot 1350-1450 °C.
Opmerkelijk zijn ook de diamantbala's op synthetische basis van de ASB-serie en de carbonado van de ASPK-serie. De chemische activiteit van deze laatste ten opzichte van koolstofhoudende materialen is hoger. Daarom wordt het gebruikt bij het slijpen van onderdelen van non-ferrometalen, legeringen met een hoog siliciumgeh alte, harde materialen VK10, VK30 en niet-metalen oppervlakken.
De standtijd van carbonadefrezen is 20-50 keer die van harde legeringen.
Welke legeringen worden in de industrie gebruikt?
Instrumentaal materiaal wordt over de hele wereld uitgebracht. De soorten die in Rusland, de VS en in Europa worden gebruikt, bevatten voor het grootste deel geen wolfraam. Ze behoren tot de serie KNT016 en TN020. Deze modellen zijn een vervanging geworden voor de merken T15K6, T14K8 en VK8. Ze worden gebruikt voor het verwerken van staal voor constructies, roestvrij staal en gereedschapsmaterialen.
Nieuwe eisen aan gereedschapsmaterialen door tekort aan wolfraam enkob alt. Juist met deze factor worden in de VS, Europese landen en Rusland voortdurend alternatieve methoden ontwikkeld voor het verkrijgen van nieuwe harde legeringen die geen wolfraam bevatten.
De gereedschapsmaterialen van de Titan 50, 60, 80, 100-serie, vervaardigd door het Amerikaanse bedrijf Adamas Carbide Co, bevatten bijvoorbeeld carbide, titanium en molybdeen. Het verhogen van het getal geeft de sterkte van het materiaal aan. Het kenmerk van gereedschapsmaterialen van deze release impliceert een hoge mate van sterkte. Zo heeft de Titan100 serie een sterkte van 1000 MPa. Ze is een concurrent van keramiek.
