Особенности выбора и эксплуатации инструмента для металлообработки

Инструментальный твердый сплав

Инструментальные твердые сплавы разделяются на металло-керамические и наплавочные. Металлокерамические сплавы ( ГОСТ 3882 — 61) выпускаются в виде пластинок различной формы, изготовляемых спеканием в печах прессованной порошкообразной массы.

Микроструктура инструментальных твердых сплавов представляет собой зерна карбидной фазы, сцементированные связкой — твердым раствором на основе кобальта ( Р — СО ( ИГ)), составляющим до 10 % по массе. Помимо них, существуют и другие твердые сплавы, в которых также основной удельный вес принадлежит карбиду вольфрама: двухкарбидные сплавы с карбидом титана ( сплавы группы ТК.

Реализация комбинированного модифицирования инструментальных твердых сплавов слаботочными ионными пучками в режиме ионной имплантации направлена на решение задачи повышения стойкости твердосплавного режущего инструмента при обработке жаропрочных титановых сплавов на чистовых и получистовых режимах резания. В этих условиях основными причинами изнашивания твердых сплавов являются интенсивные физико-химические процессы адгезионного и диффузионного характера.

На основе WC созданы лучшие инструментальные твердые сплавы. В их состав входит 85 — 95 % карбида вольфрама и соответственно 5 — 15 % кобальта. Последний придает сплавам необходимую прочность. Данные сплавы применяют для изготовления рабочих частей режущих и буровых инструментов.

На основе этого вещества созданы самые производительные инструментальные твердые сплавы. В их состав входит 85 — 95 % WC и 5 — 15 % кобальта, придающего сплаву необходимую прочность.

Карбиды Мо и особенно W являются основными компонентами инструментальных твердых сплавов. Некоторые соединения Мо и W используются в качестве катализаторов, материалов полупроводниковой техники.

Содержание титана и вольфрама в некоторых сталях.

Карбид титана обладает высокой твердостью, тугоплавкостью и входит в состав инструментальных твердых сплавов.

Модификация на данных режимах обеспечивает проникновение имплантированной примеси на глубину до 200 нм ( см. рис. 7.21) и повышение износостойкости инструментальных твердых сплавов в условиях абразивного износа. Подобная модификация, кроме того, обеспечивает и существенное повышение устойчивости диффузионному изнашиванию твердосплавного инструмента при резании сталей.

Модификация на данных режимах обеспечивает проникновение имплантированной примеси на глубину до 200 нм ( см. рис. 7.21) и повышение износостойкости инструментальных твердых сплавов в условиях абразивного износа. Подобная модификация, кроме того, обеспечивает и существенное повышение устойчивости диффузионному изнашиванию твердосплавного инструмента при резании сталей.

Стойкость резцов, оснащенных твердыми сплавами, в зависимости от скорости резания ( обработка серого чугуна с твердостью 200 НВ при подаче 0 7 мм / об и глубине резания 2 мм.| Стойкость резцов, оснащенных твердыми сплавами, в зависимости от скорости резания ( обработка стали с пределом прочности при растяжении 55 кГ1мм2 при подаче 0 6 мм / об и глубине резания 2 мм.

Однако приме-гнтельно к условиям эксплуатации инструментальных твердых сплавов характер окисления при высоких температурах не имеет решающего значения для режущих свойств, так как плотная пленка окислов, образующаяся на поверхности сплавов, содержащих карбид титана, непрерывно истирается в процессе резания.

Стойкость резцов, оснащенных твер-иыми сплавами, в зависимости от скорости резания ( обработка серого чугуна с твердостью 200 Н при подаче 0 7 мм / об и глубине резания 2 мм.

Однако применительно к условиям эксплуатации инструментальных твердых сплавов можно сказать, что характер окисления при высоких температурах не имеет решающего значения для режущих свойств, так как защищающая от дальнейшего окисления плотная пленка окислов, образующаяся на поверхности сплавов, содержащих карбид титана, непрерывно истирается в процессе резания.

Карбид вольфрама WC обладает очень высокой твердостью ( близкой к твердости алмаза), износоустойчивостью и тугоплавкостью. На основе этого вещества созданы самые производительные инструментальные твердые сплавы. В их состав входит 85 — 95 % WC и 5 — 15 % кобальта, придающего сплаву необходимую прочность.

Особенности обработки металлов

В сущности обработка металлозаготовок с помощью металлорежущих станков сводится к удалению с поверхности, которая обрабатывается, «лишнего» металла (он называется стружкой), что приводит к приобретению заготовкой заданных параметров.

Для снятия стружки предназначены разнообразные инструменты, а именно:

  • резцы,
  • фрезы,
  • сверла,
  • зенкеры,
  • развертки,
  • метчики,
  • протяжки,
  • шлифовальные круги,
  • наждачные шкурки,
  • пасты и прочие.

Металлоинструменты из этого перечня, широко представленного на выставочных экспозициях, должны изготавливаться из таких материалов, как легированная, или быстрорежущая, или инструментальная сталь, твердые и минералокерамические сплавы, а также иметь должным образом сформированную кромку резания.

При этом операции по снятию стружки как этими, металлическими, так и прочими, абразивными, инструментами технологически не отличаются, ибо режущую часть любого такого инструмента можно представить в виде клина. Приложенное к этой режущей части усилие заставляет ее проникать в поверхность детали и осуществлять во время работы сдвигание или скол стружки.

В отличие от процесса снятия стружки большего внимания заслуживают процессы резки, так как они сопровождаются сильным трением между поверхностями инструментов и заготовок и, связанным с этим, большим выделением тепла.

Такое тепло, в свою очередь, сильно нагревает обработочный инструмент и делает его менее твердым. Поэтому режущие инструменты должны выполняться из таких материалов, которые после закаливания приобретают высокую твердость и более того – не теряют эту твердость и режущие свойства от значительного нагревания в процессе работы.

Виды углеродистой стали

  • Инструментальные углеродистые стали стандартного типа. Отличаются средним или высоким содержанием углерода (более 0,7%) и низким содержанием легирующих добавок (суммарно менее 1%). Обладают неплохими физическими свойствами — высокая прочность, устойчивость при ударе или деформации, химическая инертность, низкий коррозийный потенциал. Применяются для изготовления ручных, механических и электронных инструментов.
  • Легированные. По составу похожи на предыдущую марку, однако содержат повышенное количество легирующих добавок. Содержание легирующих веществ от 1 до 20%. В качестве дополнительных компонентов чаще всего выступают хром или вольфрам. Эти добавки улучшают антикоррозийные свойства материала, что хорошо сказывается на сроке годности деталей. Также в металл могут вноситься и другие добавки — алюминий, марганец, кремний, медь, азот, кобальт, бор, никель. Их назначение — увеличение пластичности, повышение прочности, снижение электрического потенциала, снижение магнитных свойств.
  • Быстрорежущие. Представляет собой особую разновидность легированного сплава, который прошел специальную финальную обработку. Основные легирующие добавки — углерод (0,7-1,5%), хром (3-4%), вольфрам (0-18%), молибден (0,5-6%), кобальт (0-9%). Материал обладает высокой прочностью и прекрасно сохраняет форму при физической деформации, ударе или высокотемпературном нагреве. Поэтому из него делают различное режущие оборудование — дисковые пилы, ножи, лезвия, хирургические инструменты. Материал проходит многократную закалку, отпуск, что усложняет его производство, увеличивает себестоимость.
  • Валковые. Материал содержит ряд легирующих добавок (алюминий, кремний, ванадий), улучшающих прочность и пластичность металла. Валковую сталь обычно выплавляют в виде длинных пластин или листов, которые потом нарезаются на нужные детали. Сфера применения — изготовление опорных, прокатных, листовых валков. Также из валковых материалов делают небольшие плоские инструменты для резки металла — обрезные матрицы, пуансоны, ножи, рамные пилы. На финальном этапе обработки материал может проходить отпуск или закалку в цехах для улучшения физических свойств металла.
  • Штамповые. Материал содержит среднее количество углерода (от 0,7 до 1,5%) и небольшое количество легирующих добавок (алюминий, хром, никель, марганец). Главное отличие материала заключается в том, что на финальном этапе выплавки материал проходит штамповку. Это обуславливает ряд физических свойств материала — повышенная устойчивость, минимальный риск образования трещин, высокая теплопроводность, устойчивость к образованию окалины. На этапе выплавки материал отличается высокой вязкостью, однако после застывания он становится прочным и однородным. Высокая вязкость при нагреве позволяет упростить процедуру штамповки, а также улучшает теплопроводность металла после остывания.

ГЛАВА XVI. ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ СТАЛИ И ТВЕРДЫЕ СПЛАВЫ

Инструментальными называют углеродистые и легированные стали, обладающие высокой твердостью прочностью и износостойкостью и применяемые для изготовления различного инструмента. Обычно это заэвтектоидные или ледебуритные стали, структура которых после закалки и низкого отпуска мартенсит и избыточные карбиды.

Для инструмента, требующего повышенной вязкости, например для штампов горячего деформирования, применяют доэвтектоидные стали, которые после закалки на мартенсит подвергают отпуску при более высокой температуре для получения структуры троостита и даже сорбита. Износостойкость и твердость этих сталей ниже, чем заэвтектоидных. Одной из главных характеристик инструментальных сталей является теплостойкость (или красностойкость), т. е. способность сохранять высокую твердость при нагреве (устойчивость против отпуска при нагреве инструмента в процессе работы).

Все инструментальные стали подразделяют на три группы: не обладающие теплостойкостью (углеродистые и легированные стали, содержащие до 3-4 % легирующих элементов), полутеплостойкие до 400-500 °С (содержащие свыше и теплостойкие до 550-650 °С (высоколегированные стали, содержащие , ледебуритного класса), получившие название быстрорежущих.

Другой важной характеристикой инструментальных сталей является прокаливаемость. Высоколегированные теплостойкие и полутеплостойкие стали обладают высокой прокаливаемостью

Инструментальные стали, не обладающие теплостойкостью, делят на стали небольшой прокаливаемости (углеродистые) и повышенной прокаливаемости (легированные).

Маркировка инструментальных сталей. Углеродистые инструментальные стали маркируют буквой (углеродистая); следующая за ней цифра показывает среднее содержание углерода в десятых долях процента. Буква в конце указывает, что сталь высококачественная. Легированные инструментальные стали маркируют цифрой, показывающей среднее содержание углерода в десятых долях процента, если его содержание Если содержание углерода то цифра чаще отсутствует. Буквы означают легирующие элементы, а следующие за ними цифры — содержание (в целых процентах) соответствующего легирующего элемента.

Быстрорежущие стали маркируют буквой Следующая за ней цифра указывает среднее содержание главного легирующего элемента быстрорежущей стали — вольфрама (в процентах). Среднее содержание молибдена (в процентах) в стали обозначают цифрой, проставленной за буквой кобальта — цифрой за

Твёрдый сплав

Определение и свойства

Твёрдый сплав – это материал, получаемый методом порошковой металлургии, состоящий из частиц карбида вольфрама (WC) и кобальтовой связки (Co). Твёрдые сплавы состоят из твёрдой фазы карбида вольфрама (WC) более, чем на 80%. Другие важные компоненты, особенно в сплавах, полученных градиентным спеканием, – дополнительные кубические карбонитриды. Для придания формы твёрдому сплаву применяются такие методы, как прессование порошка или экструзия с дальнейшим спеканием до максимальной плотности.

Размер зёрен карбида вольфрама является одним из самых важных параметров для регулировки соотношения твёрдости и прочности в сплаве. Чем мельче зерна, тем выше твёрдость при заданном содержании связующего вещества.

Объём и состав кобальтого связующего вещества определяет прочность и стойкость сплава к пластической деформации. При одинаковом размере зёрен карбида вольфрама увеличение количества связующего вещества позволяет получить сплав более прочный, но одновременно более склонный к пластической деформации. Слишком низкое содержание связующего вещества может вызвать хрупкость материала.

Кубические карбонитриды, также называемые γ-фазой, добавляются, как правило, для увеличения красностойкости и формирования градиента.

Градиенты обеспечивают сочетание более высокой стойкости к пластической деформации с прочностью режущих кромок. Кубические карбонитриды, сконцентрированные в режущей кромке, улучшают красностойкость там, где это необходимо. За пределами режущей кромки сочетание связующего вещества и карбида вольфрама препятствует образованию трещин и выкрашиванию.

Области применения

Зёрна карбида вольфрама среднего и крупного размера

Зёрна карбида вольфрама среднего и крупного размера обеспечивают твёрдым сплавам превосходное сочетание высокой прочности и красностойкости. Они используются в сочетании с покрытиями CVD и PVD в сплавах, предназначенных для самых различных областей применения.

Зёрна карбида вольфрама мелкого и субмикронного размера

Зёрна карбида вольфрама мелкого и субмикронного размера используются для получения острых режущих кромок с покрытием PVD, которое ещё больше усиливает прочность кромки. Кроме этого, они обеспечивают высочайшую стойкость к термическим и механическим циклическим нагрузкам. Типичные примеры использования – цельнотвердосплавные свёрла, цельнотвердосплавные концевые фрезы, пластины для отрезки и обработки канавок, а также сплавы для чистовой обработки.

Твёрдый сплав с градиентной основой

Градиентные основы с успехом применяются в сочетании с покрытием CVD во многих сплавах первого выбора для точения, отрезки и обработки канавок в сталях и нержавеющих сталях, что создаёт двойное преимущество.

Классификация резцов для токарной обработки

Классификация токарных резцов регламентируется требованиями соответствующего ГОСТ. Согласно положениям данного документа, резцы причисляется к одной из следующих категорий:

  • цельный инструмент, полностью изготовленный из легированной стали. Существуют также резцы, которые изготавливаются целиком из инструментальной стали, но используются они крайне редко;
  • резцы, на рабочую часть которых напаивается пластина, выполненная из твердого сплава. Инструменты данного типа получили наибольшее распространение;
  • резцы со сьемными твердосплавными пластинами, которые крепятся к их рабочей головке при помощи специальных винтов или прижимов. Используются резцы данного типа значительно реже по сравнению с инструментами других категорий.


Основные понятия, касающиеся работы токарного резца, и его главные углы (нажмите, чтобы увеличить)

Различаются резцы и по направлению, в котором совершается подающее движение. Так, бывают:

  1. токарные инструменты левого типа — в процессе обработки они подаются слева направо. Если положить сверху на такой резец левую руку, то его режущая кромка будет располагаться со стороны отогнутого большого пальца;
  2. правые резцы — тип инструмента, получившего наибольшее распространение, подача которого осуществляется справа налево. Для идентификации такого резца, на него необходимо положить правую руку — его режущая кромка будет располагаться, соответственно, со стороны отогнутого большого пальца.


Отличие левых и правых резцов

В зависимости от того, какие работы выполняются на токарном оборудовании, резцы подразделяются на следующие типы:

  • для выполнения чистовых работ по металлу;
  • для черновых работ, которые также называются обдирочными;
  • для получистовых работ;
  • для выполнения тонких технологических операций.

Новые размеры отверстий для мелких элементов

Теперь для CoroChuck 930 предлагаются отверстия меньшего диаметра, а также короткие (Slender) и длинные (Pencil) исполнения. Более короткие и тонкие держатели предназначены для всех операций, где требуются геометрическая проходимость и высокая производительность. Короткие исполнения имеют оптимизированную длину, что помогает свести вибрацию к минимуму.

Преимущества и особенности

  • Геометрическая проходимость благодаря более коротким и компактным патронам
  • Короткие исполнения имеют оптимизированную длину, снижающую уровень вибрации
  • Гибкость за счёт расширенного диапазона размеров и вариантов сборки
  • Возможность непосредственного закрепления без цанг для высокого уровня работоспособности патрона
  • Лучшая на рынке защита от вытягивания инструмента, удобство в работе и высокий показатель по биению

Область применения

  • Для фрезерования, сверления и развёртывания, где требуется хорошая геометрическая проходимость и высокая производительность
  • Предлагается для большинства популярных станочных интерфейсов
  • Используйте на станках с вращающимся шпинделем, а также для приводного инструмента на токарных центрах и токарно-карусельных станках
Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector