Peamised nõuded tööriista materjalidele on kõvadus, kulumiskindlus, kuumus jne. Nende kriteeriumide järgimine võimaldab lõigata. Töödeldava toote pinnakihtidesse tungimiseks peavad tööosa lõikamiseks mõeldud terad olema valmistatud tugevatest sulamitest. Kõvadus võib olla loomulik või omandatud.
Näiteks tehases valmistatud tööriistateraseid on lihtne lõigata. Pärast mehaanilist ja termilist töötlemist, samuti lihvimist ja teritamist suureneb nende tugevus ja kõvadus.
Kuidas kõvadust määratakse?
Iseloomulikkust saab määratleda erineval viisil. Tööriistaterastel on Rockwelli kõvadus, kõvadusel on numbriline tähis, samuti täht HR skaalaga A, B või C (näiteks HRC). Tööriista materjali valik sõltub töödeldava metalli tüübist.
Kõige stabiilsem jõudlus ja vähese kulumisega teradon kuumtöödeldud, on saavutatav HRC-ga 63 või 64. Madalama väärtuse korral pole tööriistamaterjalide omadused nii kõrged ja suure kõvaduse korral hakkavad need rabeduse tõttu murenema.
Metallid kõvadusega HRC 30-35 on täiuslikult töödeldud raudtööriistadega, mida on kuumtöödeldud HRC-ga 63-64. Seega on kõvaduse näitajate suhe 1:2.
HRC 45-55 metallide töötlemiseks tuleks kasutada kõvasulamitel põhinevaid tööriistu. Nende indeks on HRA 87-93. Karastatud terastel saab kasutada sünteetilisi materjale.
Tööriistamaterjalide tugevus
Lõikamise ajal rakendatakse töötavale osale jõudu 10 kN või rohkem. See kutsub esile kõrge pinge, mis võib põhjustada tööriista hävimise. Selle vältimiseks peab lõikematerjalidel olema kõrge ohutustegur.
Parim tugevusomaduste kombinatsioon on tööriistaterastega. Nendest valmistatud tööosa talub suurepäraselt suuri koormusi ning võib toimida kokkusurumisel, väändel, painutamisel ja venitamisel.
Kriitilise kuumutustemperatuuri mõju tööriista teradele
Kui metallide lõikamisel eraldub soojust, kuumenevad nende terad, suuremal määral pinnad. Kui temperatuur on alla kriitilise märgi (iga materjali jaoks on see oma)struktuur ja kõvadus ei muutu. Kui küttetemperatuur tõuseb lubatust kõrgemaks, langeb kõvaduse tase. Kriitilist temperatuuri nimetatakse punaseks kõvaduseks.
Mida tähendab termin "punane kõvadus"?
Punane kõvadus on metalli omadus hõõguda tumepunaselt, kui seda kuumutatakse temperatuurini 600 °C. Mõiste tähendab, et metall säilitab oma kõvaduse ja kulumiskindluse. Selle tuumaks on võime taluda kõrgeid temperatuure. Erinevate materjalide jaoks on piirang 220 kuni 1800 °C.
Kuidas saab lõiketööriista jõudlust suurendada?
Lõikeriista tööriistamaterjale iseloomustab suurenenud funktsionaalsus, suurendades samal ajal temperatuurikindlust ja parandades lõikamise ajal terale tekkiva soojuse eemaldamist. Kuumus tõstab temperatuuri.
Mida rohkem soojust eemaldatakse terast sügavale seadmesse, seda madalam on selle kontaktpinna temperatuur. Soojusjuhtivuse tase sõltub koostisest ja kuumutamisest.
Näiteks selliste elementide nagu volfram ja vanaadium terases vähendab selle soojusjuhtivust ning titaani, koob alti ja molübdeeni segu põhjustab selle suurenemise.
Mis määrab libisemishõõrdeteguri?
Liughõõrdetegur sõltub kokkupuutuvate materjalide paaride koostisest ja füüsikalistest omadustest, samuti pindade pingeväärtusest,hõõrdumisele ja libisemisele allutatud. Koefitsient mõjutab materjali kulumiskindlust.
Tööriista koostoime töödeldud materjaliga toimub pideva liikuva kontaktiga.
Kuidas instrumentaalsed materjalid sel juhul käituvad? Nende tüübid kuluvad võrdselt.
Neid iseloomustavad:
- võime kustutada metalli, millega see kokku puutub;
- võime näidata kulumiskindlust, st taluda mõne muu materjali hõõrdumist.
Tera kulub kogu aeg. Selle tulemusena kaotavad seadmed oma omadused ja muutub ka nende tööpinna kuju.
Kulumiskindlus võib lõiketingimustest olenev alt erineda.
Millistesse rühmadesse tööriistaterased jagunevad?
Peamised instrumentaalmaterjalid võib jagada järgmistesse kategooriatesse:
- keraamika (kõvadsulamid);
- keraamika või mineraalkeraamika;
- sünteetilisel materjalil põhinev boornitriid;
- sünteetilised teemandid;
- Süsinikpõhised tööriistaterased.
Tööriistaraud võib olla süsinikust, sulamist ja suure kiirusega.
Süsinikpõhised tööriistaterased
Süsinikmaterjale hakati kasutama tööriistade valmistamiseks. Nende lõikekiirus on aeglane.
Kuidas on tööriistaterased märgistatud? Materjalid on tähistatud tähega (näiteks "U" tähendab süsinikku), samuti numbriga (süsinikusisalduse kümnendiku protsendi indikaatorid). Tähe "A" olemasolu märgistuse lõpus näitab terase kõrget kvaliteeti (nt väävli ja fosfori sisaldus ei ületa 0,03%).
Süsinikmaterjali kõvadus on 62–65 HRC ja vastupidavus madalale temperatuurile.
U9 ja U10A klassi tööriistamaterjale kasutatakse saagide valmistamisel ning U11, U11A ja U12 seeriad on mõeldud käsikraanide ja muude tööriistade jaoks.
U10A, U13A seeria teraste temperatuuritaluvusaste on 220 °C, mistõttu on soovitatav kasutada sellistest materjalidest valmistatud tööriistu lõikekiirusel 8-10 m/min.
Legeerraud
Leegeeritud tööriistamaterjal võib olla kroom, kroom-räni, volfram ja kroom-volfram, millele on lisatud mangaani. Sellised seeriad on tähistatud numbritega ja neil on ka tähemärgistus. Esimene vasakpoolne joonis näitab süsinikusisalduse koefitsienti kümnendites, kui elemendi sisaldus on alla 1%. Parempoolsed numbrid näitavad sulami keskmist sisaldust protsentides.
Tööriista materjali klass X sobib kraanide ja stantside valmistamiseks. B1 teras sobib väikeste puuride, kraanide ja hõõritsade valmistamiseks.
Leegeeritud ainete temperatuuritaluvus on 350–400 °C, seega on lõikekiirus poolteist korda suurem kuisüsinikusulam.
Milleks kasutatakse kõrglegeeritud terast?
Puuride, süvendite ja kraanide valmistamisel kasutatakse mitmesuguseid kiirlõiketööriistade materjale. Need on märgistatud nii tähtede kui ka numbritega. Materjalide olulised koostisosad on volfram, molübdeen, kroom ja vanaadium.
HSS jaguneb kahte kategooriasse: tavaline ja suure jõudlusega.
Tavalise jõudlusega terased
Normaalse jõudlusega raua kategooriasse kuuluvad klassid R18, R9, R9F5 ja seeria R6MZ, R6M5 molübdeenilisandiga volframisulamid, mille kõvadus 620 °C juures on vähem alt HRC 58. Sobib süsinik- ja madala legeeritud terase, hallmalmi ja värviliste metallide sulamitele.
Kõrge jõudlusega terased
Sellesse kategooriasse kuuluvad klassid R18F2, R14F4, R6M5K5, R9M4K8, R9K5, R9K10, R10K5F5, R18K5F2. Nad suudavad säilitada HRC 64 temperatuuridel 630–640 °C. Sellesse kategooriasse kuuluvad ülikõvad tööriistamaterjalid. See on mõeldud raua ja sulamite jaoks, mida on raske töödelda, aga ka titaanile.
Kõvametallid
Sellised materjalid on:
- keraamika;
- mineraalkeraamika.
Plaatide kuju sõltub mehaanika omadustest. Need tööriistad töötavad suure lõikekiirusega võrreldes suure kiirusega materjaliga.
Metallkeraamika
Keraamikarbiidid on:
- volfram;
- volframtitaan;
- volfram titaani ja tantaaliga.
VK seeria sisaldab volframi ja titaani. Nendel komponentidel põhinevatel tööriistadel on suurenenud kulumiskindlus, kuid nende löögikindlus on madal. Sellel alusel kasutatavaid seadmeid kasutatakse malmi töötlemiseks.
Volframi-titaani-koob alti sulamit saab kasutada igat tüüpi raua puhul.
Volframi, titaani, tantaali ja koob alti sünteesi kasutatakse erijuhtudel, kui muud materjalid on ebaefektiivsed.
Karbiidiklassidele on iseloomulik kõrge temperatuuritaluvus. Volframist valmistatud materjalid suudavad säilitada oma omadused HRC 83-90 ja volfram titaaniga - HRC 87-92 temperatuuril 800 kuni 950 ° C, mis võimaldab töötada suurel lõikekiirusel (alates 500 m/min). kuni 2700 m/min alumiiniumi töötlemisel).
Rooste- ja kõrgetele temperatuuridele vastupidavate detailide töötlemiseks kasutatakse OM peeneteralise sulami seeria tööriistu. Klass VK6-OM sobib viimistlemiseks, VK10-OM ja VK15-OM aga poolviimistluseks ja jämetöötluseks.
Keeruliste osadega töötamisel on veelgi tõhusamad BK10-XOM ja BK15-XOM seeriate ülikõvad tööriistamaterjalid. Need asendavad tantaalkarbiidi kroomkarbiidiga, muutes need vastupidavamaks isegi kõrgetel temperatuuridel.
Tahkeplaadi tugevuse suurendamiseks kaetakse see kaitsekilega. Kasutatakse titaankarbiidi, nitriidi ja karboniiti, mida kantakse peale väga õhukese kihina. Paksus on 5 kuni 10 mikronit. Selle tulemusena moodustub peeneteralise titaankarbiidi kiht. Nendel sisestustel on kolm korda pikem tööriista tööiga kui katmata sisestustel, mis suurendab lõikekiirust 30%.
Mõnel juhul kasutatakse metallkeraamika materjale, mis saadakse alumiiniumoksiidist volframi, titaani, tantaali ja koob alti lisamisega.
Mineraalkeraamika
Lõiketööriistade jaoks kasutatakse mineraalkeraamikat TsM-332. Sellel on kõrge temperatuuritaluvus. Kõvadusindeks HRC on 89 kuni 95 temperatuuril 1200 °C. Samuti iseloomustab materjali kulumiskindlus, mis võimaldab töödelda terast, malmi ja värvilisi sulameid suurel lõikekiirusel.
Lõikeriistade valmistamiseks kasutatakse ka B-seeria metallkeraamikat, mis põhineb oksiidil ja karbiidil. Metallkarbiidi, aga ka molübdeeni ja kroomi lisamine mineraalkeraamika koostisesse aitab optimeerida metallkeraamika füüsikalisi ja mehaanilisi omadusi ning kõrvaldab selle hapruse. Lõikekiirust suurendatakse. Poolviimistlus ja viimistlemine metallkeraamilise tööriistaga sobib halli kõrgtugeva malmi, raskesti töödeldava terase ja mitmete värviliste metallide jaoks. Protsess viiakse läbi kiirusega 435-1000 m/min. Lõikekeraamika on temperatuurikindel. Selle kõvadus on HRC90–95 temperatuuril 950–1100 °С.
Karastatud raua, vastupidava malmi, aga ka klaaskiu töötlemiseks kasutatakse tööriista, mille lõikeosa on valmistatud boornitriidi ja teemante sisaldavatest tahketest ainetest. Elbori (boornitriidi) kõvadusindeks on umbes sama, mis teemandil. Selle temperatuurikindlus on kaks korda suurem kui viimasel. Elborit eristab tema inertsus rauamaterjalide suhtes. Selle polükristallide tugevuspiir survel on 4-5 GPa (400-500 kgf/mm2) ja painutamisel - 0,7 GPa (70 kgf/mm 2).). Temperatuuritaluvus on kuni 1350-1450 °C.
Tähelepanu väärivad ka ASB-seeria sünteetilised teemantballad ja ASPK-seeria carbonado. Viimaste keemiline aktiivsus süsinikusisaldusega materjalide suhtes on suurem. Seetõttu kasutatakse seda värvilistest metallidest, suure ränisisaldusega sulamitest, kõvadest materjalidest VK10, VK30, aga ka mittemetallist pindade teritamisel.
Karbonaadist lõikurite tööiga on 20–50 korda pikem kui kõvasulamitel.
Milliseid sulameid tööstuses kasutatakse?
Instrumendimaterjale antakse välja üle kogu maailma. Venemaal, USA-s ja Euroopas kasutatavad tüübid ei sisalda enamasti volframi. Need kuuluvad KNT016 ja TN020 seeriatesse. Need mudelid on muutunud kaubamärkide T15K6, T14K8 ja VK8 asenduseks. Neid kasutatakse konstruktsioonide terase, roostevaba terase ja tööriistamaterjalide töötlemiseks.
Uued nõuded tööriistamaterjalidele volframi- jakoob alt. Just selle teguriga töötatakse USA-s, Euroopa riikides ja Venemaal pidev alt välja alternatiivseid meetodeid uute kõvasulamite saamiseks, mis ei sisalda volframit.
Näiteks Ameerika ettevõtte Adamas Carbide Co toodetud Titan 50, 60, 80, 100 seeria tööriistamaterjalid sisaldavad karbiidi, titaani ja molübdeeni. Arvu suurendamine näitab materjali tugevusastet. Selle väljalaske tööriistamaterjalide omadused viitavad kõrgele tugevustasemele. Näiteks Titan100 seeria tugevus on 1000 MPa. Ta on keraamika konkurent.
