MINISTERUL EDUCAȚIEI ȘI ȘTIINȚEI

FEDERAȚIA RUSĂ

UNIVERSITATEA TEHNICĂ DE STAT NOVOSIBIRSK

TEST

în tehnologia ingineriei

Subiect: " Materiale pentru scule »

Efectuat:

Student al grupului OTZ-873

Vasileva Olga Mihailovna

Verificat:

Martynov Eduard Zaharovich

Tatarsk 2010

Introducere……………………………………………………………………………………………………………………3

1. Cerințe de bază pentru materialele pentru scule……………….…..4

2. Tipuri de materiale de scule………………………………………………………………….…..6

2.1. Oțeluri de scule carbon și aliaje ………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………….6

2.2. Oțeluri de mare viteză………………………………………………………….………....7

3. Aliaje dure……………………………………………………………………………………….……8

3.1.Materiale mineralo-ceramice…………………………………………………………………....10

3.2. Materiale metalo-ceramice………………………………………………………..11

3.3. Materiale abrazive………………………………………………………………………..…..12

4. Caracteristici de obținere a materialelor de scule pe bază de diamant și nitrură de bor cubic……………………………………………………………………………………………. .14

5. Oțeluri pentru fabricarea carcasei de elemente………………………………………….…..16 Concluzie……………………………………………………………… ……… ……………………………….…...17 Lista referințelor…………………………………………………………………………….. ….18

Introducere

Istoria dezvoltării prelucrării metalelor arată că unul dintre moduri eficiente creșterea productivității muncii în inginerie mecanică este utilizarea de noi materiale de scule. De exemplu, utilizarea oțelului de mare viteză în locul oțelului carbon pentru scule a făcut posibilă creșterea vitezei de tăiere de 2...3 ori. Acest lucru a necesitat o îmbunătățire semnificativă în proiectarea mașinilor de tăiat metal, în primul rând pentru a le crește viteza și puterea. Un fenomen similar a fost observat

de asemenea, atunci când este folosit ca material pentru scule din aliaje dure.

Materialul sculei trebuie să aibă o duritate mare pentru a tăia așchii pentru o lungă perioadă de timp. Un exces semnificativ de duritate a materialului sculei în comparație cu duritatea piesei de prelucrat trebuie menținut chiar și atunci când unealta este încălzită în timpul procesului de tăiere. Capacitatea materialului sculei de a-și menține duritatea la temperaturi ridicate de încălzire determină duritatea roșie a acestuia (rezistența la căldură). Partea de tăiere a sculei trebuie să aibă o dimensiune mare

rezistenta la uzura in conditii de presiuni si temperaturi ridicate.

O cerință importantă este, de asemenea, o rezistență suficient de mare a materialului sculei, deoarece rezistența insuficientă are ca rezultat ciobirea muchiilor de tăiere sau ruperea sculei, în special cu dimensiunile lor mici.

Materialele pentru scule trebuie să aibă proprietăți bune de prelucrare, de ex. ușor de prelucrat în procesul de fabricare a sculelor și de rectificare și, de asemenea, să fie relativ ieftină. În prezent, oțelurile de scule (carbon, aliaje și de mare viteză), aliajele dure, materialele mineralo-ceramice, diamantele și alte materiale superdure și abrazive sunt utilizate pentru fabricarea elementelor de tăiere ale sculelor.

1. Cerințe de bază pentru materialele unelte.

Principalele cerințe pentru materialele unelte sunt următoarele:

1. Materialul de scule trebuie să aibă duritate mare.

Duritatea materialului sculei trebuie să fie de cel puțin 1,4 - 1,7 ori mai mare decât duritatea materialului prelucrat.

2. La tăierea metalelor, se eliberează o cantitate semnificativă de căldură, iar partea de tăiere a sculei se încălzește. Prin urmare, materialul instrumental trebuie să aibă rezistență ridicată la căldură . Se numește capacitatea unui material de a menține duritatea ridicată la temperaturi de tăiere rezistență la căldură ... Pentru oțelul de mare viteză - rezistența la căldură este numită și duritate roșie (adică păstrarea durității atunci când este încălzită la temperaturile la care oțelul începe să strălucească)

O creștere a nivelului de rezistență la căldură a materialului sculei îi permite să lucreze la viteze mari de tăiere (Tabelul 1).

Tabelul 1 - Rezistența la căldură și viteza de tăiere admisă a materialelor sculelor.

3. O cerință importantă este suficientă putere mare material pentru scule. Dacă duritatea ridicată a materialului părții de lucru a sculei nu este prevăzută cu rezistența necesară, atunci aceasta duce la ruperea sculei și la ciobirea muchiilor de tăiere.

Astfel, materialul sculei trebuie să aibă un nivel suficient de duritate și să reziste la apariția fisurilor (adică să aibă o duritate mare la rupere).

4. Materialul de scule trebuie să aibă rezistență mare la uzură la temperatură ridicată, adică au o bună rezistență la abraziune de către materialul piesei de prelucrat, care se manifestă prin rezistența materialului la oboseala de contact.

5. Stare necesara atingerea unor proprietăți de tăiere ridicate ale sculei este activitate fizică și chimică scăzută a materialului sculei în raport cu cel prelucrat . Prin urmare, proprietățile cristalo-chimice ale materialului sculei trebuie să difere semnificativ de proprietățile corespunzătoare ale materialului care este prelucrat. Gradul unei astfel de diferențe afectează puternic intensitatea proceselor fizice și chimice (procese de aderență-oboseală, coroziune-oxidare și difuzie) și uzura plăcuțelor de contact ale sculei.

6. Materialul sculei trebuie să aibă proprietăți tehnologice , oferind condiții optime pentru fabricarea sculelor din acesta. Pentru oțelurile pentru scule, acestea sunt o prelucrabilitate bună prin tăiere și presiune; caracteristici favorabile ale tratamentului termic (sensibilitate scăzută la supraîncălzire și decarburare, întărire și întărire bună, deformare și fisurare minimă în timpul călirii etc.); șlefuire bună după tratament termic.

2. TIPURI DE MATERIALE DE SCULE

Pentru sculele așchietoare se folosesc oțeluri de mare viteză, precum și, în cantități mici, oțeluri carbon hipereutectoide cu un conținut de carbon de 0,7-1,3% și un conținut total de elemente de aliere (siliciu, mangan, crom și wolfram) de la 1,0 până la 3,0 %.

2.1. Oțeluri de scule carbon și aliate.

Anterior, au început să fie utilizate alte materiale pentru fabricarea sculelor de tăiere oțeluri de scule carbon clasele U7, U7A...U13, U13A. Pe lângă fier și carbon, aceste oțeluri conțin 0,2 ... 0,4% mangan. Instrumente de la oteluri carbon au duritate suficientă la temperatura camerei, dar rezistența lor la căldură este scăzută, deoarece la temperaturi relativ scăzute (200 ... 250 ° C) duritatea lor scade brusc.

oțeluri de scule aliate, prin compoziția lor chimică, se deosebesc de cele de carbon printr-un conținut crescut de siliciu sau mangan, sau prin prezența unuia sau mai multor elemente de aliere: crom, nichel, wolfram, vanadiu, cobalt, molibden. Pentru sculele așchietoare se folosesc oțeluri slab aliate clasele 9HF, 11HF, 13X, V2F, XV4, KhVSG, KhVG, 9XS etc.. Aceste oțeluri au proprietăți tehnologice superioare - călibilitate și călibilitate mai bune, tendință mai mică de deformare, dar căldura lor. rezistenta este de 350 ... 400 °C si de aceea sunt folosite la fabricarea sculelor de mana (alezoare) sau a sculelor destinate prelucrarii pe masini cu viteze mici de taiere (burghii mici, robineti).

Trebuie remarcat faptul că în ultimii 15-20 de ani nu au existat modificări semnificative ale acestor calități, totuși, există o tendință constantă de scădere a ponderii acestora în volumul total de materiale de scule utilizate.

2.2. Oțeluri de mare viteză.

În prezent, oțelurile de mare viteză sunt principalul material pentru fabricarea sculelor așchietoare, în ciuda faptului că sculele din carbură, ceramica și STM oferă performanțe de prelucrare mai mari.

Utilizarea pe scară largă a oțelurilor de mare viteză pentru fabricarea sculelor de formă complexă este determinată de o combinație de valori ridicate de duritate (până la [email protected]) și rezistență la căldură (600-650°C) cu un nivel ridicat de rezistență și tenacitate fragilă, depășind semnificativ valorile corespunzătoare pentru aliajele dure. În plus, oțelurile de mare viteză au o fabricabilitate destul de ridicată, deoarece sunt bine prelucrate prin presiune și tăiere în stare recoaptă.

În denumirea oțelului de mare viteză, litera P înseamnă că oțelul este de mare viteză, iar numărul care urmează literei indică conținutul fracției medii de masă a tungstenului în%. Următoarele litere indică: M - molibden, F - vanadiu, K - cobalt, A - azot. Numerele care urmează după litere indică fracția lor medie de masă în %. Conținutul de fracție de masă de azot este de 0,05-0,1%.

Oțelurile moderne de mare viteză pot fi împărțite în trei grupe: rezistență la căldură normală, mare și ridicată.

La oţeluri rezistență normală la căldură includ tungsten R18 și oțel tungsten-molibden R6M5 (Tabelul 2.2). Aceste oțeluri au duritate în stare călită de 63…64 HRC, rezistență la încovoiere de 2900…3400 MPa, rezistență la impact de 2,7…4,8 J/m2 și rezistență la căldură de 600…620°C. Aceste clase de oțel sunt cele mai utilizate pe scară largă la fabricarea sculelor de tăiere. Volumul producției de oțel R6M5 atinge 80% din producția totală de oțel de mare viteză. Se folosește la prelucrarea oțelurilor de structură, a fontelor, a metalelor neferoase, a materialelor plastice.

Oțeluri cu rezistență crescută la căldură caracterizat printr-un conținut ridicat de carbon, vanadiu și cobalt.

Printre oteluri cu vanadiu cea mai folosită marcă R6M5F3.

Alături de rezistența ridicată la uzură, oțelurile cu vanadiu

au o șlefuire slabă din cauza prezenței carburilor de vanadiu (VC), deoarece duritatea acestora din urmă nu este inferioară durității boabelor discului electrocorindon (Al2 O3). Prelucrabilitatea în timpul șlefuirii - „slefuibilitatea” - este cea mai importantă proprietate tehnologică, care determină nu numai caracteristicile în fabricarea sculelor, ci și în timpul funcționării acesteia (reșlefuire).

Tabelul 2. Compoziția chimică a oțelurilor de mare viteză

3.3. Abrazive Un loc grozav în producție modernă piesele masinii sunt ocupate de procese de slefuire in care se folosesc diverse scule abrazive. Elementele de tăiere ale acestor scule sunt granule dure și rezistente la căldură din material abraziv, cu margini ascuțite. Materialele abrazive sunt împărțite în naturale și artificiale. Materialele abrazive naturale includ minerale precum cuarțul, smirghelul, corindonul etc. Materialele abrazive naturale sunt foarte eterogene și conțin impurități străine. Prin urmare, în ceea ce privește calitatea proprietăților abrazive, acestea nu răspund nevoilor în creștere ale industriei. În prezent, prelucrarea materialelor abrazive artificiale ocupă un loc de frunte în inginerie mecanică. Cele mai comune materiale abrazive artificiale sunt electrocorindonul, siliciul și carburile de bor. Materialele abrazive artificiale includ și pulberi de lustruire și finisare - oxizi de crom și fier. Un grup special de materiale abrazive artificiale sunt diamantele sintetice și nitrura de bor cubică. Electrocorindul se obține prin topirea electrică a materialelor bogate în oxid de aluminiu, de exemplu, din bauxită sau alumină, amestecate cu un agent reducător (antracit sau cocs). Electrocorindonul este produs în următoarele soiuri: normal, alb, crom, titan, zirconiu, monocorindon și sferocorundum. Electrocorindul normal conține 92-95% oxid de aluminiu și este împărțit în mai multe grade: 12A, 13A, 14A, 15A, 16A. Boabele de electrocorindon normal, împreună cu duritatea ridicată și rezistența mecanică, au o vâscozitate semnificativă, care este necesară atunci când se efectuează lucrări cu sarcini variabile la presiuni mari. Prin urmare, electrocorindul normal este utilizat pentru prelucrarea diferitelor materiale cu rezistență crescută: oțeluri carbon și aliaje, fontă maleabilă și de înaltă rezistență, aliaje de nichel și aluminiu. Electrocorindonul alb clasele 22A, 23A, 24A, 25A se disting printr-un conținut ridicat de oxid de aluminiu (98-99%). În comparație cu electrocorindonul normal, este mai dur, are capacitate abrazivă și fragilitate crescută. Electrocorindonul alb poate fi folosit pentru prelucrarea acelorași materiale ca și electrocorindonul obișnuit. Cu toate acestea, datorită costului său mai mare, este utilizat în lucrări mai solicitante pentru șlefuirea finală și a profilului, șlefuirea filetului și ascuțirea sculelor de tăiere. Electrocorindonul de crom clasele 32A, ZZA, 34A, împreună cu oxidul de aluminiu A12O3, conține până la 2% oxid de crom Cr2O3. Adăugarea de oxid de crom îi modifică microstructura și structura. În ceea ce privește rezistența, electrocorindul de crom se apropie de electrocorindul normal, iar în ceea ce privește proprietățile de tăiere - de electrocorindonul alb. Se recomanda folosirea electrocorindonului de crom pentru slefuirea cilindrica a produselor din oteluri structurale si carbon in conditii intensive, unde asigura o crestere a productivitatii cu 20-30% fata de electrocorindonul alb. Electrocorindonul de titan marca 37A împreună cu oxidul de aluminiu conține oxid de titan TiO2. Se deosebește de electrocorundum normal prin o mai mare constanță a proprietăților și o viscozitate crescută. Acest lucru îi permite să fie utilizat în condiții de sarcini grele și inegale. Electrocorindul de titan este utilizat în operațiunile preliminare de șlefuire cu îndepărtare sporită a metalului. Electrocorundum zirconiu de calitate ZZA împreună cu oxid de aluminiu conține oxid de zirconiu. Are o rezistență ridicată și este utilizat în principal pentru operațiuni de decojire cu presiuni specifice de tăiere ridicate. Monocorindonul clasele 43A, 44A, 45A se obține sub formă de bob cu rezistență crescută, muchii ascuțite și vârfuri cu o proprietate de auto-ascuțire mai pronunțată în comparație cu electrocorindonul. Acest lucru îi oferă proprietăți de tăiere sporite. Monocorindul este preferat pentru șlefuirea oțelurilor și aliajelor greu de tăiat, pentru șlefuirea de precizie a profilelor complexe și pentru șlefuirea uscată a sculelor așchietoare, Sferocorindul conține mai mult de 99% A1203 și se obține sub formă de sfere goale. În procesul de măcinare, sferele sunt distruse odată cu formarea de margini ascuțite. Se recomandă utilizarea sferocorundum-ului atunci când se prelucrează materiale precum cauciucul, materialele plastice, metalele neferoase. Carbura de siliciu se obține prin reacția silicei și carbonului în cuptoare electrice și apoi zdrobirea în boabe. Este format din carbură de siliciu și o cantitate mică de impurități. Carbura de siliciu are o duritate mare, depășind duritatea electrocorindonului, rezistență mecanică ridicată și capacitate de tăiere. Carbura de siliciu neagră clasele 53C, 54C, 55C sunt utilizate pentru prelucrarea durerilor, fragile și foarte materiale vâscoase; aliaje dure, fontă, sticlă, metale neferoase, materiale plastice. Carbura de siliciu verde de gradele 63C, 64C este folosit pentru ascuțirea sculelor din carbură, șlefuirea ceramicii. Carbura de bor B4C are duritate mare, rezistență ridicată la uzură și capacitate abrazivă. În același timp, carbura de bor este foarte fragilă, ceea ce determină utilizarea sa în industrie sub formă de pulberi și paste pentru finisarea sculelor de tăiere din aliaje dure. Materialele abrazive se caracterizează prin proprietăți de bază precum forma granulelor abrazive, granularitatea, duritatea, rezistența mecanică, capacitatea de abraziune a boabelor. Duritatea materialelor abrazive se caracterizează prin rezistența boabelor la șlefuirea suprafeței, impactul local al forțelor aplicate. Trebuie să fie mai mare decât duritatea materialului prelucrat. Duritatea materialelor abrazive este determinată prin zgârierea vârfului unui corp pe suprafața altuia sau prin presarea unei piramide de diamant sub o mică sarcină în boabele abrazive. Rezistența mecanică se caracterizează prin zdrobirea boabelor sub influența forțelor externe. Evaluarea rezistenței se realizează prin zdrobirea unei mostre de granule abrazive într-o matriță de oțel sub o presă folosind o anumită sarcină statică. Condițiile de degroșare cu îndepărtare mare a metalului necesită abrazivi puternici, în timp ce șlefuirea fină și prelucrarea materialelor greu de tăiat preferă abrazivi cu fragilitate mai mare și cu capacitatea de a se autoascuți.

4. Caracteristici de obținere a materialelor de scule pe bază de diamant și nitrură de bor cubică

Diamantul ca material pentru scule a fost utilizat pe scară largă în inginerie mecanică în ultimii ani. Momentan lansat un numar mare de o varietate de scule care folosesc diamante: roți de șlefuit, scule pentru îmbrăcarea discurilor de șlefuit din electrocorindon și carbură de siliciu, paste și pulberi pentru operațiuni de finisare și șlefuire. Cristalele de diamant de dimensiuni considerabile sunt folosite pentru fabricarea de freze diamantate, freze, burghie și alte scule de tăiere. Domeniul de aplicare al instrumentului cu diamant se extinde în fiecare an. Diamantul este una dintre modificările structurii cristalului de carbon. Diamantul este cel mai dur mineral cunoscut în natură. Duritatea ridicată a diamantului se explică prin particularitatea structurii sale cristaline, puterea legăturilor atomilor de carbon din rețeaua cristalină, situate la distanțe egale și foarte mici unul de celălalt. Coeficientul de conductivitate termică al diamantului este de două sau mai multe ori mai mare decât cel al aliajului VK8, astfel încât căldura este îndepărtată relativ rapid din zona de tăiere. Cererea crescută de unelte cu diamante nu poate fi satisfăcută pe deplin de diamantele naturale. În prezent stăpânit productie industriala diamante sintetice din grafit la presiuni mari și temperaturi ridicate. Diamantele sintetice pot fi de diferite grade, care diferă ca rezistență, fragilitate, suprafață specifică și forma granulelor. În ordinea creșterii rezistenței, scăderii fragilității și a suprafeței specifice, gradele de pulbere de măcinat din diamante sintetice sunt dispuse astfel: AC2, AC4, AC6, AC15, AC32. Printre noile tipuri de materiale de scule se numără policristalele superdure pe bază de diamant și nitrură de bor cubică.

Nitrura cubică de bor (CBN) este un material foarte dur care nu are analog natural. Pentru prima dată, nitrura de bor cubică a fost sintetizată în 1956 (de către General Electric Company) la presiuni înalte (peste 4,0 GPa) și temperaturi ridicate (peste 1473 K) din nitrură de bor hexagonală în prezența substanțelor alcaline și metale alcalino-pământoase(plumb, antimoniu, cositor etc.). Nitrura de bor cubică produsă de General Electric a fost numită Borazon.

Diametrul semifabricatelor din policristale superdure este în intervalul 4-8mm, iar înălțimea este de 3-4mm. Astfel de dimensiuni ale pieselor de prelucrat, precum și o combinație de proprietăți fizice și mecanice, fac posibilă utilizarea cu succes a materialelor considerate ca material pentru fabricarea părții de tăiere a unor scule precum freze, freze etc. Pe bază de diamant superhard. policristalele sunt deosebit de eficiente în tăierea materialelor precum fibra de sticlă, metalele neferoase și aliajele acestora, aliajele de titan. Distribuția semnificativă a compozitelor considerate se explică printr-o serie de proprietăți unice inerente acestora - duritate apropiată de duritatea diamantului, conductivitate termică ridicată și inerție chimică față de fier. Cu toate acestea, au o fragilitate crescută, ceea ce face imposibilă utilizarea lor sub sarcini de șoc. Uneltele compozite 09 și 10 sunt mai rezistente la impact și sunt eficiente în prelucrarea cu sarcini grele și la impact a oțelurilor întărite și a fontelor. Utilizarea materialelor sintetice superdure are un impact semnificativ asupra tehnologiei ingineriei mecanice, deschizând perspectiva înlocuirii în multe cazuri a șlefuirii, strunjirii și frezării. vedere în perspectivă materialul pentru scule sunt plăci cu două straturi de forme rotunde, pătrate, triedrice sau hexagonale. Stratul superior al plăcilor este format din diamant policristalin, iar cel inferior este realizat dintr-un aliaj dur sau un substrat metalic. Prin urmare, inserțiile pot fi folosite pentru unelte ținute mecanic în suport. Aliajul Silinit-R pe bază de nitrură de siliciu cu adaosuri de oxid de aluminiu și titan ocupă o poziție intermediară între aliajele dure pe bază de carbură și materialele superdure pe bază de diamant și nitrură de bor. Studiile au arătat că poate fi folosit pentru strunjirea fină a oțelurilor, fontei, aluminiului și aliajelor de titan. Avantajul acestui aliaj este că nitrura de siliciu nu va deveni niciodată rară. 5. Oteluri pentru fabricarea carcasei de elemente Pentru sculele prefabricate, corpurile și elementele de prindere sunt realizate din oțel structural de clase: 45, 50, 60, 40X, 45X, U7, U8, 9XS etc. Cel mai utilizat este oțelul 45, din care suporturi de tăiere, tije de foraj, freze , alezoare, robinete, corpuri de tăiere prefabricate, bare de alezat. Oțelul 40X este utilizat pentru fabricarea de cutii de scule care funcționează în condiții dificile. După călire în ulei și revenire, menține precizia canelurilor în care sunt introduse cuțitele. În cazul în care părțile individuale ale corpului sculei lucrează pentru uzură, alegerea gradului de oțel este determinată de considerente de obținere a durității ridicate în punctele de frecare. Astfel de instrumente includ, de exemplu, burghie din carbură, freze, în care benzile de ghidare vin în contact cu suprafața găurii prelucrate în timpul funcționării și se uzează rapid. Pentru corpul unor astfel de scule se folosește oțel carbon pentru scule, precum și oțel pentru scule aliat 9XC. Concluzie

Dezvoltare tehnologie nouă dictează cerințele pentru dezvoltarea de noi materiale, care includ materiale superdure. În mod tradițional, ele sunt utilizate în prelucrarea metalelor, fabricarea de scule, prelucrarea pietrei și a sticlei, materiale de construcții, ceramică, ferite, semiconductoare și alte materiale. În ultimii ani, s-a desfășurat o muncă intensă privind utilizarea diamantelor în electronică, tehnologie laser, medicină și alte domenii ale științei și tehnologiei. În țările industrializate ale lumii, se acordă multă atenție producției de materiale superdure și produse din acestea. Federația Rusăîn ultimii ani a făcut progrese semnificative în crearea unei producții interne de diamante. O mare contribuție la rezolvarea acestei probleme o aduce programul științific și tehnic de stat „Diamante”, în mare parte datorită sprijinului căruia peste 25% din nevoile republicii de produse diamantate sunt în prezent satisfăcute de producție proprie.

O soluție mai completă la problema înlocuirii importurilor necesită eforturi suplimentare pentru îmbunătățirea și dezvoltarea materialelor și tehnologiilor existente și noi pentru producerea de materiale superdure și produse pe baza acestora, extinzându-și domeniile de aplicare. Astăzi, lucrările în domeniul materialelor superdure din Rusia se desfășoară într-o gamă largă de probleme, inclusiv: sinteza pulberilor de diamant și nitrură de bor cubic, creșterea unor cristale simple mari de diamant, creșterea monocristalelor prețioase. pietre, producerea de policristale de diamant, nitrură de bor cubică și compoziții pe bază de acestea, inclusiv utilizarea nanopulberilor, dezvoltarea de noi materiale compozite care conțin diamante și tehnologii pentru obținerea de scule din acestea, dezvoltarea tehnologiei și echipamentelor de aplicare. folii și acoperiri diamantate, certificarea produselor din diamant, precum și dezvoltarea de instalații pentru producția de produse din diamant.

1. Materiale noi de scule și domenii de aplicare a acestora. Manual indemnizaţie / V.V. Kolomiets, - K .: UMK VO, 1990. - 64 p.

2. Vasin S.A., Vereshchaka A.S., Kushnir V.S. Taierea metalelor: Abordarea termomecanica a sistemului de relatii in taiere: Uchebn. pentru tehnologie. universități. - M .: Editura MSTU im. N.E. Bauman, 2001. - 448 p.

3. Sculă din carbură pentru prelucrarea metalelor: V.S. Samoilov, E.F. Eichmans, V.A. Falkovsky și alții - M .: Mashinostroenie, 1988. - 368 p.

4. Scule din materiale superdure / Ed. N.V. Novikova. - Kiev: ISM NASU, 2001. - 528 p.

Înalt caracteristici de performanta sculele de tăiere depind în mare măsură de calitatea materialului din care sunt fabricate aceste scule. Materialele destinate sculelor de tăiere ar trebui, într-un număr de indicatori, să depășească semnificativ materialele utilizate în inginerie mecanică pentru fabricarea diferitelor piese.

Principalele cerințe pentru materialele unelte sunt următoarele:

1. Materialul sculei trebuie să aibă o duritate mare - nu mai puțin de 63 ... 66 HRC conform Rockwell (scara C).

2. La tăierea metalelor, se eliberează o cantitate semnificativă de căldură, iar partea de tăiere a sculei se încălzește. Temperatura suprafețelor de lucru și a muchiilor de tăiere ale uneltei poate ajunge la câteva sute de grade. Este necesar ca la temperaturi semnificative de tăiere duritatea suprafețelor sculei să nu scadă semnificativ.

Capacitatea unui material de a menține duritatea ridicată la temperaturi ridicate și duritatea inițială după răcire se numește rezistență la căldură.

Materialul sculei trebuie să aibă o rezistență ridicată la căldură.

3. Împreună cu rezistența la căldură, material instrumental trebuie să aibă rezistență mare la uzură la temperaturi ridicate, adică să aibă o rezistență bună la abraziune a materialului care este prelucrat.

4. O cerință importantă este material pentru scule de înaltă rezistență. Dacă duritatea ridicată a materialului părții de lucru a sculei este însoțită de o fragilitate semnificativă, aceasta duce la ruperea sculei și ciobirea muchiilor de tăiere.

5. Materialul sculei trebuie să aibă proprietăți tehnologice care să asigure condiții optime pentru fabricarea sculelor din acesta.

Pentru oțelurile de scule sunt:

Pana de tăiere, atunci când interacționează cu materialul piesei de prelucrat, efectuând deformare și separare continuă a materialului, este supusă forței și căldurii, precum și abraziunii. Aceste condiții de funcționare ne permit să formulăm cerințele de bază pentru materialul părții de tăiere a sculei. Adecvarea unor astfel de materiale este determinată de duritatea, rezistența la căldură, rezistența mecanică, rezistența la uzură, fabricabilitatea și costul acestora.

1. Duritate. Introducerea unui material (pană) într-un altul (piesa de prelucrat) este posibilă numai cu duritatea predominantă a materialului pană, prin urmare, duritatea materialelor sculei, de regulă, este mai mare decât duritatea materialelor prelucrate. Cu toate acestea, pe măsură ce temperatura materialului sculei crește, duritatea acestuia scade și poate să nu fie suficientă pentru a efectua deformarea și separarea materialului. Proprietatea materialelor de a menține duritatea necesară la temperaturi ridicate se numește rezistență la căldură.

2. Rezistenta la caldura. Este determinată de temperatura critică la care are loc schimbarea durității. Dacă temperatura este peste critică, instrumentul nu va funcționa. În general, rezistența la căldură determină noua viteză de tăiere.

3. Rezistenta mecanica. Importanța rezistenței mecanice pentru un material de sculă se explică prin condițiile sale de funcționare, care sunt caracterizate prin sarcini la încovoiere, compresiune și impact și, prin urmare, rezistența la încovoiere, compresia și rezistența la impact a materialului sunt principalii indicatori ai rezistenței materialului sculei.

4. Rezistenta la uzura. Capacitatea materialului de a rezista la uzură determină durata de viață a materialului sculei. Rezistența la uzură se caracterizează prin lucrul forței de frecare raportat la valoarea masei uzate a materialului. Importanța acestei caracteristici este că determină conservarea geometria initiala instrument în timp, pentru că în procesul de lucru, există o abraziune constantă a sculei (suprafața panei).

5. Fabricabilitatea. Fabricabilitatea materialului - capacitatea sa de a îndeplini cerințele tehnologiei de tratare termică, tratare prin presiune, prelucrare etc., este o proprietate care determină posibilitatea fabricării unui instrument cu un anumit design.

6. Cost. Materialul sculelor de tăiere nu ar trebui să fie de mare cost, deoarece. aceasta determină în cele din urmă amploarea utilizării sale.

════════════════════════════════════

Grupuri de materiale de scule,
folosit la fabricarea sculelor de tăiere

1. Oteluri pentru scule

U7, U7A, U13, U13A

Oțelurile carbon sunt utilizate pentru fabricarea sculelor care funcționează la viteze mici de tăiere de 15-18 m / min, precum și la temperaturi nu mai mici de 200-230 ° C. Aceasta este o unealtă de banc (daltă, pile, robinete, matrițe). , etc.). Duritatea oțelurilor carbon după tratamentul termic atinge HRC 62-64.

2. Oțel aliat

Pentru a îmbunătăți proprietățile tehnice sau de altă natură ale oțelurilor carbon, se introduc elemente de aliere în ele. Deci, de exemplu:

(Ni) Nichel (H) - crește ductilitatea și duritatea, crește întăribilitatea

(Mn) Mangan (G) - crește rezistența, călibilitatea, rezistența la uzură

(Cr) Crom (X) - întărește oțelul

(W) Tungsten (B) - crește duritatea, rezistența la uzură, rezistența la căldură

· (V) Vanadiul (F) limitează modificarea proprietăților atunci când este încălzit, îmbunătățește calitatea suprafeței și sudabilitatea, dar înrăutățește capacitatea de șlefuire.

(Mo) Molibdenul (M) mărește călibilitatea, rezistența, ductilitatea, duritatea

· (Si) Siliciul (C) mărește călibilitatea.

Rezistența la căldură a oțelului aliat nu este mai mare de 300-350 ° C. Oțelurile slab aliate (X) cu crom sunt utilizate pentru fabricarea uneltelor pentru prelucrarea metalelor. Oțeluri înalt aliate KhVG, HSVG pentru freze profilate, burghie cu diametru mic, broșe, alezoare și alte unelte care funcționează la viteze de tăiere de până la 25 m/min.

3. Oțeluri de mare viteză

Un grup special de oțeluri pentru scule sunt oțeluri de mare viteză cu un conținut de wolfram de 6-18% cu rezistență ridicată la căldură (până la 650 ° C). Sunt potrivite pentru fabricarea de scule care funcționează la viteze de tăiere de până la 60 m/min.

Burghiile, robinetele, frezele, frezele, alezoarele, matrițele etc. sunt realizate din oțel rapid de productivitate normală R9, R18, iar sculele pentru prelucrarea materialelor de înaltă rezistență și greu de prelucrat sunt realizate din oțeluri de înaltă performanță R18F2 , R18F5, R10K5F5 sau R9F5, deoarece aceste tipuri de oțel au rezistență sporită la uzură și vă permit să lucrați la viteze de până la 100 m/min.

Având în vedere deficitul de wolfram, de regulă, numai partea de tăiere este realizată din materialul sculei (plăci sudate pe suporturi), iar partea corpului este realizată din oțel structural obișnuit. După tratamentul termic, duritatea oțelului de mare viteză atinge HRC 64 sau mai mult.

4. Aliaje dure metalo-ceramice

Aceste materiale sunt aliaje de carburi metalice refractare cu cobalt metalic pur care acționează ca liant (TiC, TaC, WC).

Aliajele dure se obtin prin presare urmata de sinterizarea materialului turnat. Se folosesc sub formă de plăci obținute prin sinterizare la 1500 o -1900 o. Acest material are o rezistență termică de 800 o -1000 o, ceea ce permite prelucrarea la o viteză de 800 m/min. În industrie se folosesc plăci cu mai multe fațete (3, 4, 6). Dezavantajul este că materialul nu rezistă bine la sarcinile de impact din cauza fragilității (cu cât mai mult cobalt în compoziție, cu atât este mai mare ductilitatea).

Toate aliajele metal-ceramice sunt împărțite în trei grupuri:

Carbură simplă. Aliaje dure de tungsten-cobalt VK2, VK6, VK8, unde numerele de după litere indică procentul de cobalt. Creșterea procentului de cobalt crește duritatea. Aliajele din acest grup sunt cele mai durabile. Sunt utilizate pentru prelucrarea fontei, a metalelor neferoase și a aliajelor acestora, a materialelor nemetalice. Rezistenta la caldura 250-1000 o C.

· Cu două carburi. În aceste aliaje, pe lângă componentele aliajelor din grupele VK, include carbură de titan T5K10, T15K6, unde 6% cobalt, 15% carbură de titan, iar restul este carbură de tungsten. Este utilizat în prelucrarea oțelurilor carbon și aliate. Limitați rezistența la căldură 1050 o C.

· Cu trei carburi. În plus, a introdus carbură de tantal în plus față de cele enumerate mai sus. TT17K6, TT17K12, unde 17 este conținutul total de carburi de titan și tantal, 12 este conținutul de cobalt, adică 71-carbură de tungsten. Aceste aliaje au o rezistență ridicată, sunt utilizate în prelucrarea oțelurilor rezistente la căldură și a aliajelor de titan.

Grupa R- (albastru)

Aliajele de grup P sunt necesare pentru prelucrarea materialelor care dau așchii de scurgere (oțel)

Grupa M - (galben)

La prelucrarea oțelurilor inoxidabile, rezistente la căldură și aliajelor de titan

M40-TT7K12, VK10-OM

M - mic, OM - foarte mic

Grupa K - (roșu)

Aliajele din grupa K sunt utilizate pentru prelucrarea materialelor cu conținut scăzut de plastic, aliaje neferoase, materiale plastice, lemn, fontă

5. Ceramica minerală aliaje de scule

Aceste aliaje sunt preparate pe bază de oxid de aluminiu Al 2 O 3 cu mici adaosuri de oxid de magneziu și sunt sinterizate la 1700 o. De exemplu, TsM332 este utilizat pentru semifinisarea și finisarea semifabricatelor din oțel și fontă, are rezistență mare la uzură, proprietăți bune de tăiere, este mai ieftin decât aliajele dure, dar fragile. Materialul are rezistență la căldură de până la 1200 o.

6. Materiale de scule superhard.

Acestea sunt materiale pe bază de nitrură de bor cubică (CBN) cu duritate ridicată și rezistență la căldură. Un exemplu este elbor-R, care este utilizat la finisarea fontei și a oțelurilor călite. Se realizează astfel rugozitatea caracteristică șlefuirii. Partea de tăiere a sculei este realizată din monocristale cu un diametru de 4 mm și o lungime de 6 mm.

Pentru fabricarea părții de tăiere a sculei, se folosesc diamante naturale (A) și diamante sintetice (AC) cu o greutate de la 2 la 0,85 carate *. Diamantele naturale sunt folosite pentru strunjirea fină a metalelor neferoase și aliajelor de materiale plastice și alte materiale nemetalice. Diamantele sintetice sunt folosite la prelucrarea materialelor cu conținut ridicat de siliciu, fibră de sticlă și materiale plastice. Diamantele au duritate mare, coeficient scăzut de frecare și capacitate ușoară de a se lipi de așchii, rezistență mare la uzură. Dezavantajul este rezistența scăzută la căldură și costul ridicat.

Caracteristici comparative
materiale de scule

════════════════════════════════════

Geometria sculei de strunjire

La prelucrarea materialelor prin tăiere distingeți următoarele suprafețe:

1- prelucrat

2 - prelucrat

3 - suprafata de taiere

Un instrument comun pentru prelucrarea suprafețelor externe și interne este unealta de strunjire, este format dintr-o parte de lucru - I și un corp - II. Piesa de lucru este furnizat cu material pentru scule, corpul este realizat din oțeluri de structură. Acesta din urmă este necesar pentru a monta unealta în suport.

Partea de lucru a tăietorului este formată dintr-un număr de suprafețe care, intersectându-se, formează muchia de tăiere și partea superioară a tăietorului-6. 1 - suprafața pe care se desprind așchiile. Suprafețele din spate 2 și 3 sunt orientate spre piesa de prelucrat. Intersectându-se cu suprafața frontală 1, formează muchii tăietoare: principal - 4 și auxiliar - 5. În consecință, suprafața posterioară 2 (îndreptată spre suprafața de tăiere) este cea principală, iar 3 este cea auxiliară (direcționată către suprafața prelucrată). Vârful tăietorului este punctul de intersecție al muchiilor de tăiere.

Un rol important în procesele fizice care au loc în procesele de tăiere îl joacă unghiuri de tăiere(unghiuri de tăiere)

a - Unghiul de degajare reduce frecarea dintre suprafața din spate a sculei și suprafata de lucru, o creștere a unghiului duce la o scădere a rezistenței

a 1 - prezenta acestui unghi reduce frecarea

g - unghiul de greblare poate fi atât pozitiv, cât și negativ sau zero, cu o scădere a unghiului, deformarea stratului tăiat scade, deoarece unealta taie mai ușor materialul, forțele de tăiere scad, condițiile de curgere a așchiilor se îmbunătățesc și cu o creștere puternică a unghiului, conductivitatea termică scade, crește ciobirea

b - unghi conic - unghiul dintre suprafața frontală și cea din spate principală a frezei

d - unghi de tăiere - unghiul dintre suprafața frontală a frezei și planul de tăiere

j - unghiul principal din plan determină rugozitatea suprafeței, prin această scădere se îmbunătățește calitatea suprafeței, dar în același timp scade grosimea și crește lățimea stratului de material tăiat, odată cu scăderea acestui unghi, pot apărea vibrații

j 1 - unghi auxiliar în plan, cu o scădere a unghiului, rezistența crește

e - unghiul din partea superioară a unghiului tăietorului dintre proiecțiile muchiilor de tăiere pe planul principal = 180°- (j+j1)

l - unghiul de înclinare al tăișului este pozitiv când partea superioară a tăietorului este punctul cel mai înalt și negativ când partea superioară a tăietorului este punctul cel mai de jos, afectează direcția fluxului de așchii

Valorile unghiului se modifică din cauza erorii tăietorului.

Zona rațională de aplicare a unui anumit material de sculă este determinată de totalitatea proprietăților sale operaționale și tehnologice (care, la rândul lor, depind de caracteristicile fizice, mecanice și proprietăți chimice), precum și factori economici.

Materialele pentru scule lucrează conditii dificile– la sarcini și temperaturi ridicate. Prin urmare, toate proprietățile materialelor sculelor pot fi împărțite în mecanice și termice.

Cele mai importante proprietăți operaționale ale materialelor sculelor includ: duritatea, rezistența, rezistența la uzură, rezistența la căldură, conductibilitatea termică.

DuritateH iar suprafețele de contact ale sculei trebuie să fie mai mari decât duritatea H m de material prelucrat. Aceasta este una dintre cerințele principale pentru materialul sculei. Dar, odată cu creșterea durității materialului sculei, de regulă, rezistența acestuia la rupere fragilă scade. Prin urmare, pentru fiecare pereche de materiale prelucrate și de scule, există o valoare optimă a raportului HȘi / H m, la care rata de uzură a materialului sculei va fi minimă.

Din punct de vedere putere instrument, este important ca materialul sculei să combine duritatea ridicată la temperaturi ridicate a zonei de tăiere cu o bună rezistență la compresiune și încovoiere și, de asemenea, să aibă valori ridicate ale limitei de anduranță și rezistenței la impact.

rezistenta la uzura se măsoară prin raportul dintre munca depusă pentru îndepărtarea unei anumite mase de material și valoarea acestei mase. Uzura observată la tăiere ca pierdere totală a masei materialului sculei este cauzată de diverse mecanisme: aderență-oboseală, abraziv, chimico-abraziv, difuzie etc. Rezistența la uzură a materialului sculei în timpul uzurii adezivului depinde de microrezistența straturilor de suprafață și de intensitatea aderenței cu materialul prelucrat. În cazul uzurii adezive fragile, rezistența la uzură a materialului sculei este corelată cu limita de anduranță și rezistență, cu uzura plastică, cu limita de curgere și duritatea. Ca măsură a rezistenței la uzură a unui material de sculă în timpul uzurii abrazive, duritatea acestuia este luată aproximativ. Uzura prin difuzie a sculei de tăiere are loc datorită dizolvării reciproce a componentelor materialelor de tăiere și prelucrate, urmată de distrugerea straturilor superficiale ale materialului de tăiere, înmuiate din cauza proceselor de difuzie. O caracteristică a rezistenței la uzura prin difuzie este gradul de inerție al materialelor sculelor în raport cu cele prelucrate.

Duritatea suprafețelor de contact ale sculei în stare rece, adică. măsurată la temperatura camerei nu îi caracterizează pe deplin capacitatea de tăiere. Pentru a caracteriza proprietățile de tăiere ale materialelor sculelor la temperaturi ridicate, se folosesc concepte precum duritatea „fierbinte”, duritatea roșie și rezistența la căldură.

Sub duritate roșie se înțelege ca fiind temperatura care determină o scădere a durității materialului sculei nu sub valoarea specificată. Conform GOST 19265-73, duritatea roșie a oțelului de mare viteză de productivitate normală ar trebui să fie de 620 ° C, iar a oțelului de înaltă performanță - 640 ° C. Duritatea roșie se determină prin măsurarea durității probelor la temperatura camerei după încălzire la temperaturi de 620°-640°C cu expunere timp de 4 ore și răcire ulterioară. Pentru rata de control de înmuiere a oțelului după încălzirea specificată, a fost luată duritatea HRC 58.

Sub rezistență la căldură materialul sculei este înțeles ca fiind capacitatea materialului de a menține, atunci când este încălzit, duritatea suficientă pentru procesul de tăiere. Rezistența la căldură este caracterizată de așa-numita temperatură critică. Temperatura critică este temperatura stabilită în timpul procesului de tăiere la care materialul sculei nu își pierde încă proprietățile de tăiere, iar unealta din care este făcută este capabilă să taie.

Dependența performanței sculei de condițiile de temperatură ale funcționării acesteia este exprimată și printr-o astfel de caracteristică a materialului sculei precum rezistenta la socuri termice. Această caracteristică determină diferența maximă de temperatură la care materialul își păstrează integritatea și reflectă posibilitatea ruperii fragile a sculei ca urmare a tensiunilor termice. Cunoașterea rezistenței la șocuri termice este deosebit de importantă atunci când se utilizează materiale de scule relativ fragile în condiții de tăiere întreruptă. Mărimea tensiunilor termice depinde de conductibilitatea termică, coeficientul de dilatare liniară, modulul de elasticitate, raportul lui Poisson și alte proprietăți ale materialului sculei.

Conductivitate termică- una dintre cele mai importante proprietăți fizice ale materialelor pentru scule. Cu cât conductivitatea termică este mai mică, cu atât este mai mare temperatura suprafețelor de contact ale sculei și, în consecință, cu atât vitezele de tăiere admise sunt mai mici.

Dintre proprietățile tehnologice ale materialelor pentru scule, cele mai multe importanţă le are prelucrabilitateîn stare caldă (forjare, turnare, ștanțare, sudare etc.) și rece (tăiere, șlefuire). Pentru materialele de scule supuse tratamentului termic, condițiile tratamentului termic al acestora sunt nu mai puțin importante: intervalul de temperaturi de întărire, cantitatea de austenită reziduală, capacitatea de transformare a austenitei reziduale, deformarea în timpul tratamentului termic, sensibilitatea la supraîncălzire și decarburare. , etc. Prelucrabilitatea materialelor sculelor prin așchiere depinde de mulți factori, dintre care principalii sunt: ​​compoziția chimică, duritatea, proprietățile mecanice (rezistență, tenacitate, plasticitate), microstructura și dimensiunea granulelor, conductivitatea termică. Prelucrabilitatea nu trebuie luată în considerare în ceea ce privește posibilitatea de a utiliza viteze mari de așchiere în fabricarea sculelor, dar și în ceea ce privește calitatea suprafețelor rezultate. Materialul pentru scule, în timpul procesării căruia se obțin zgârieturi, rugozitate mare, arsuri și alte defecte, este dificil de utilizat pentru fabricarea sculelor de tăiere.

Preț materialul sculei, se referă la factori economici. Materialul pentru scule ar trebui să fie cât mai ieftin posibil. Dar această cerință este condiționată, deoarece materialul mai scump poate oferi o prelucrare mai ieftină. În plus, raportul dintre costul materialelor individuale este în continuă schimbare. Este important ca materialul instrumental să nu fie insuficient.

Este imposibil să se creeze un material ideal pentru scule, care să fie la fel de potrivit pentru întreaga varietate de condiții de prelucrare. Prin urmare, în industrie se utilizează o gamă largă de materiale de scule, reunite în următoarele grupe principale: oțeluri carbon și aliate; oțeluri de mare viteză; aliaje dure; taierea ceramicii; materiale superdure; unealtă acoperită.

Principalele cerințe pentru materialele unelte sunt următoarele:

Materialul sculei trebuie să aibă o duritate ridicată în starea de livrare sau realizată ca urmare a tratamentului său termic - cel puțin 63 ... 66 HRC conform Rockwell.

Este necesar ca la temperaturi semnificative de tăiere duritatea suprafețelor sculei să nu scadă semnificativ. Se numește capacitatea unui material de a menține duritatea ridicată la temperaturi ridicate și duritatea inițială după răcire rezistență la căldură. Materialul sculei trebuie să aibă o rezistență ridicată la căldură.

Alături de rezistența la căldură, materialul sculei trebuie să aibă o rezistență ridicată la uzură la temperaturi ridicate, de ex. au o bună rezistență la abraziune a materialului prelucrat.

O cerință importantă este o rezistență suficient de mare a materialului sculei. Dacă duritatea ridicată a materialului părții de lucru a sculei este însoțită de o fragilitate semnificativă, aceasta duce la ruperea sculei și ciobirea muchiilor de tăiere.

Materialul sculei trebuie să aibă proprietăți tehnologice care să ofere condiții optime pentru fabricarea sculelor din acesta. Pentru oțelurile pentru scule, aceasta este o prelucrabilitate bună prin tăiere și presiune; caracteristici favorabile ale tratamentului termic; șlefuire bună după tratament termic. Pentru aliajele dure are o importanță deosebită o bună șlefuire, precum și absența fisurilor și a altor defecte care apar în aliajul dur după lipirea plăcilor, în timpul șlefuirii și ascuțirii sculelor.

16 Tipuri de materiale de scule și domenii de aplicare a acestora.

Anterior, toate materialele au început să fie folosite oțeluri de scule carbon clasele U7, U7A ... U13, U 13A. Pe lângă fier, conțin 0,2 ... 0,4% mangan, au duritate suficientă la temperatura camerei, dar rezistența la căldură este scăzută, deoarece la temperaturi relativ scăzute (200 ... 250С) duritatea lor scade brusc.

Oțeluri de scule aliate în compoziția lor chimică, se deosebesc de cele de carbon printr-un conținut crescut de siliciu sau mangan, sau prin prezența unuia sau mai multor elemente de aliere: crom (crește duritatea, rezistența, rezistența la coroziune a materialului, îi reduce ductilitatea); nichel (crește rezistența, ductilitatea, rezistența la impact, călibilitatea materialului); wolfram (crește duritatea și rezistența la căldură a materialului); vanadiu (crește duritatea și rezistența materialului, favorizează formarea unei structuri cu granulație fină); cobalt (crește rezistența la impact și rezistența la căldură a materialului); molibden (crește elasticitatea, rezistența, rezistența la căldură a materialului). Pentru sculele de tăiere se folosesc oțeluri slab aliate clase 9ХФ, 11ХФ, 13Х, V2F, KhV4, KhVSG, KhVG, 9ХС etc.. Aceste oțeluri au proprietăți tehnologice mai înalte - întăribilitate și călibilitate mai bune, tendință mai mică de deformare, dar căldura lor rezistența este aproape egală cu cea a oțelurilor carbon 350 ... 400С și de aceea sunt utilizate pentru fabricarea sculelor de mână (alezoare) sau a sculelor destinate prelucrării la mașini cu viteze reduse de așchiere (burghii mici, alezoare).

Oțeluri de scule de mare viteză. Din grupul de oțeluri înalt aliate pentru fabricarea sculelor de tăiere, se folosesc oțeluri de mare viteză cu un conținut ridicat de wolfram, molibden, cobalt și vanadiu. Oțelurile moderne de mare viteză pot fi împărțite în trei grupuri.

LA oţeluri cu rezistenţă normală la căldură includ wolfram R18, R12, R9 și tungsten-molibden R6M5, R6M3, R8M3. Aceste oțeluri au duritate în stare călită de 63…66HRC, rezistență la încovoiere de 2900…3400 MPa, rezistență la impact de 2,7…4,8 J/m 2 și rezistență la căldură de 600…650С. Sunt utilizate în prelucrarea oțelurilor de structură, a fontelor, a metalelor neferoase, a materialelor plastice. Uneori se folosesc oțeluri de mare viteză, aliate suplimentar cu azot (P6AM5, P18A etc.), care sunt modificări ale oțelurilor de mare viteză convenționale. Aliarea cu azot crește proprietățile de tăiere ale sculei cu 20...30%, duritatea - cu 1 - 2 unități HRC.

Oțeluri cu rezistență crescută la căldură caracterizat printr-un conținut crescut de carbon - 10P8M3, 10P6M5; vanadiu - R12F3, R2M3F8; R9F5; cobalt - R18F2K5, R6M5K5, R9K5, R9K10, R9M4K8F, 10R6M5F2K8 etc.

Duritatea oțelurilor în stare călită ajunge la 66…70HRC, au rezistență la căldură mai mare (până la 620…670С). Acest lucru face posibilă utilizarea lor pentru prelucrarea oțelurilor și aliajelor rezistente la căldură și inoxidabile, precum și a oțelurilor structurale cu rezistență crescută și întărite. Durata de viață a uneltelor din astfel de oțeluri este de 3-5 ori mai mare decât cea a oțelurilor R18, R6M5.

Oțeluri cu rezistență ridicată la căldură caracterizat printr-un conținut scăzut de carbon, dar un număr foarte mare de elemente de aliere - V11M7K23, V14M7K25, 3V20K20Kh4F. Au o duritate de 69…70HRC și o rezistență la căldură de 700…720С. Cel mai rațional domeniu de utilizare a acestora este tăierea materialelor greu de tăiat și a aliajelor de titan. În ultimul caz, durata de viață a sculei este de 30-80 de ori mai mare decât cea a oțelului R18 și de 8-15 ori mai mare decât cea a aliajului dur VK8. La tăierea oțelurilor de structură și a fontelor, durata de viață a sculei crește mai puțin semnificativ (de 3-8 ori).

aliaje dure. Aceste aliaje sunt obținute prin metode de metalurgie a pulberilor sub formă de plăci sau coroane. Componentele principale ale unor astfel de aliaje sunt carburile de tungsten WC, titanul TiC, tantalul TaC și niobiul NbC, dintre care cele mai mici particule sunt legate de cobalt sau nichel relativ moale și mai puțin refractar amestecat cu molibden.

Aliajele dure au duritate mare – 88…92 HRA (72…76HRC) și rezistență la căldură de până la 850…1000С. Acest lucru vă permite să lucrați cu viteze de tăiere de 3-4 ori mai mari decât cu unelte din oțel de mare viteză.

Aliajele dure utilizate în prezent sunt împărțite în:

pentru aliaje de wolfram Grupuri VK: VK3, VK3-M, VK4, VK6, VK6-M, VK6-OM, VK8 etc. simbol cifra indică procentul de cobalt. De exemplu, denumirea VK8 arată că conține 8% cobalt și 92% carburi de wolfram. Literele M și OM denotă structura cu granulație fină și mai ales granulație fină;

pentru aliaje de titan-tungsten Grupe TK: T5K10, T15K6, T14K8, T30K4, T60K6, etc. În simbol, numărul de după litera T indică procentul de carburi de titan, după litera K - cobalt, restul - carburi de tungsten;

pentru aliaje titan-tantal-wolfram Grupuri TTK: TT7K12, TT8K6, TT20K9 etc. În simbol, cifrele de după litera T indică procentul de carburi de titan și tantal, după litera K - cobalt, restul - carburi de tungsten;

pentru aliaje dure non-tungsten TM-1, TM-3, TN-20, KNT-16, TS20HN. Desemnările sunt condiționate.

Calitățile de carbură sunt disponibile ca inserții standardizate care sunt lipite, lipite sau atașate mecanic la suporturile de scule din oțel structural. De asemenea, sunt produse unelte, a căror parte de lucru este realizată în întregime din aliaj dur (monolit).

Aliajele din grupul TK au o rezistență la căldură mai mare decât aliajele VK. Ele pot fi utilizate la viteze mari de tăiere, astfel încât sunt utilizate pe scară largă în prelucrarea oțelului.

Sculele din aliaj dur ale grupului VK sunt folosite la prelucrarea pieselor din oțel structural în condiții de rigiditate scăzută a sistemului SIDA, cu tăiere întreruptă, la lucrul cu impact, precum și la prelucrarea materialelor casante precum fonta. , care se datorează rezistenței crescute a acestui grup de aliaje dure și nu temperaturilor ridicate.în zona de tăiere. De asemenea, sunt utilizate în prelucrarea pieselor din oțeluri de înaltă rezistență, rezistente la căldură și inoxidabile, aliaje de titan. Acest lucru se explică prin faptul că prezența titanului în majoritatea acestor materiale determină o aderență crescută cu aliajele din grupa TK, care conțin și titan. Aliajele din grupul TK au o conductivitate termică semnificativ mai slabă și o rezistență mai mică decât aliajele VK.

Introducerea carburilor de tantal sau a carburilor de tantal și niobiu (TT10K8-B) în aliajul dur crește rezistența acestuia. Cu toate acestea, temperatura de rezistență la căldură a acestor aliaje este mai mică decât cea a celor două aliaje de carbură.

Aliajele dure în special cu granulație fină sunt utilizate pentru prelucrarea materialelor cu capacitate mare de abraziune. Sunt utilizate pentru finisarea și semifinisarea pieselor din oțeluri dure de înaltă rezistență, cu tendință crescută de întărire.

În operațiunile de finisare se folosesc aliaje cu conținut scăzut de cobalt (T30K4, VK3, VK4), cu conținut ridicat de cobalt (VK8, T14K8, T5K10) la operațiunile de degroșare.

Ceramica minerala. Se bazează pe oxizi de aluminiu Al 2 O 3 cu un mic adaos (0,5 ... 1%) de oxid de magneziu MgO. Duritate ridicată, rezistență la căldură până la 1200С, inerție chimică față de metale, rezistență la oxidare în multe privințe depășesc aceiași parametri ai aliajelor dure, dar sunt inferioare ca conductivitate termică și au o rezistență la încovoiere mai mică.

Proprietățile de așchiere ridicate ale ceramicii minerale se manifestă în timpul prelucrării cu viteză mare a oțelurilor și a fontelor de înaltă rezistență, iar strunjirea și frezarea fină și semifinisată măresc productivitatea pieselor de prelucrare de până la 2 ori, în timp ce crește durata de viață a sculei de până la De 5 ori comparativ cu prelucrarea cu scule din aliaj dur. Ceramica minerală este produsă sub formă de plăci care nu pot fi măcinate, ceea ce facilitează foarte mult condițiile de funcționare a acesteia.

Materiale de scule superhard (STM)– cele mai promițătoare sunt materialele sintetice superdure pe bază de diamant sau nitrură de bor.

Diamantele se caracterizează prin duritate ridicată și rezistență la uzură. În ceea ce privește duritatea absolută, diamantul este de 4-5 ori mai dur decât aliajele dure și de zeci și sute de ori mai mare decât rezistența la uzură a altor materiale de scule în prelucrarea aliajelor neferoase și a materialelor plastice. Datorită conductibilității lor termice ridicate, diamantele elimină mai bine căldura din zona de tăiere, totuși, datorită fragilității lor, domeniul lor de aplicare este foarte limitat. Un dezavantaj semnificativ al diamantului este că la temperaturi ridicate el intră într-o reacție chimică cu fierul și își pierde eficiența.

Prin urmare, au fost create noi materiale superdure care sunt inerte chimic față de diamant. Tehnologia de obținere a acestora este apropiată de tehnologia de obținere a diamantelor, dar nu și grafitul, ci a fost folosită ca materie primă nitrura de bor.