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Materiali strumentali di base: tipi, marchi, proprietà, caratteristiche, materiali di fabbricazione

Requisiti di base per i materiali degli utensili- la presenza di durezza, resistenza all'usura, calore, ecc. Il rispetto di questi criteri consente il taglio. Per incorporare gli strati superficiali del prodotto da trattare, le lame per il taglio della parte da lavorare devono essere realizzate in leghe resistenti. La durezza può essere naturale o acquisita.

Ad esempio, l'acciaio per utensili è diventatotagliare facilmente. Dopo la lavorazione con metodi meccanici e termici, così come la macinatura e la macinatura, aumenta il loro livello di resistenza e durezza.

Acciaio per utensili

Come viene determinata la durezza?

Le caratteristiche possono essere definite in diversi modi. Gli acciai per utensili hanno la durezza Rockwell, la durezza ha una designazione numerica, oltre alla lettera HR con una scala di A, B o C (ad esempio, HRC). La scelta del materiale dell'utensile dipende dal tipo di metallo che viene lavorato.

Il livello più stabile di funzionamento el'usura ridotta delle lame che sono state trattate termicamente può essere ottenuta con HRC 63 o 64. Con un indicatore inferiore, le proprietà dei materiali degli utensili non sono così elevate e con un'elevata durezza iniziano a sgretolarsi a causa della loro fragilità.

Proprietà dei materiali degli utensili

Metalli in possesso di durezza HRC 30-35,perfettamente trattato con strumenti in ferro sottoposti a trattamento termico con HRC 63-64. Pertanto, il rapporto di durezza è 1: 2.

Per la lavorazione di metalli con HRC 45-55 dovrebbeapplicare dispositivi basati su leghe dure. La loro figura è HRA 87-93. Materiali basati su materiali sintetici possono essere utilizzati nella lavorazione di acciai temprati.

Forza dei materiali degli utensili

Nel processo di taglio la parte lavorativa è interessataforza di 10 kN e oltre. Provoca l'alta tensione, che può portare alla distruzione dello strumento. Per evitare che ciò accada, i materiali per il taglio devono avere un alto fattore di resistenza.

La migliore combinazione di caratteristiche di resistenza haacciaio per utensili. La parte lavorante, fatta di loro, resiste perfettamente a un carico pesante e può funzionare in compressione, torsione, flessione e allungamento.

Impatto della temperatura di riscaldamento critica sulle lame degli utensili

Con il rilascio di calore durante il taglio dei metallile loro lame sono esposte al calore e in misura maggiore alla superficie. Quando la temperatura è inferiore al punto critico (per ogni materiale ha il suo), la struttura e la durezza non cambiano. Se la temperatura di riscaldamento diventa superiore alla norma consentita, il livello di durezza diminuisce. La temperatura critica è chiamata rossore.

Cosa significa "arrossamento"?

Il rossore è proprietà del metallo quandoriscaldato a una temperatura di 600 ° C per illuminare rosso scuro. Il termine implica la conservazione della durezza del metallo e della resistenza all'usura. Al suo centro, è la capacità di resistere alle alte temperature. Per materiali diversi esiste un limite, da 220 a 1800 ° C.

A causa di cosa può essere aumentata la capacità di lavoro dell'utensile da taglio?

Materiali per utensili per utensili da tagliosi distinguono per una maggiore funzionalità con un aumento della resistenza alla temperatura e un miglioramento dello scarico di calore rilasciato sulla lama durante il taglio. Il calore aumenta la temperatura.

Utensili da taglio in acciaio per utensili

Più calore viene rimosso dalla lama nella profondità del dispositivo, minore è la temperatura sulla sua superficie di contatto. Il livello di conduttività termica dipende dalla composizione e dal riscaldamento.

Ad esempio, nei acciaio elementi come tungsteno e vanadio provoca una riduzione della sua conduttività termica, e un'impurità di titanio, cobalto, molibdeno e induce a salire.

Cosa determina il coefficiente di attrito radente?

Slip coefficiente di attritodipende dalla composizione e dalle proprietà fisiche delle coppie di materiali in contatto, nonché dal valore di sollecitazione su superfici soggette ad attrito e scorrimento. Il coefficiente influisce sulla resistenza all'usura del materiale.

L'interazione dell'utensile con il materiale trattato avviene con contatto in movimento costante.

Come si comportano i materiali strumentali in questo caso? Le loro specie si consumano allo stesso modo.

Tipi di materiali dello strumento

Sono caratterizzati da:

  • la capacità di cancellare il metallo con cui è in contatto;
  • la capacità di mostrare resistenza all'usura, cioè di resistere alla cancellazione di un altro materiale.

Le lame si consumano costantemente. Come risultato di questo dispositivo perdono le loro proprietà, e cambia anche la forma della loro superficie di lavoro.

La resistenza all'usura può variare a seconda delle condizioni in cui avviene il taglio.

Quali gruppi sono suddivisi in acciaio per utensili?

I principali materiali dello strumento possono essere suddivisi nelle seguenti categorie:

  • ceramiche metalliche (leghe dure);
  • cermet o ceramiche minerali;
  • nitruro di boro a base di materiale sintetico;
  • diamanti sintetici;
  • acciai per utensili su base di carbonio.

Il ferro da stiro può essere al carbonio, legato e veloce.

Materiali dello strumento di base
Acciai per utensili a base di carbonio

Le sostanze carboniose sono state utilizzate per creare utensili. La loro velocità di taglio è bassa.

Come sono etichettati gli acciai per utensili? I materiali sono denotati da una lettera (ad esempio, "Y" significa carbonato), così come un numero (indicatori di decimi di percentuale di contenuto di carbonio). La presenza della lettera "A" alla fine della marcatura indica l'alta qualità dell'acciaio (il contenuto di sostanze come lo zolfo e il fosforo non supera lo 0,03%).

Il materiale carbonioso caratterizza la durezza con HRC 62-65 e un basso livello di resistenza alla temperatura.

I gradi di materiali per utensili U9 e U10A sono utilizzati nella fabbricazione di seghe, mentre le serie U11, U11A e U12 sono destinate ai rubinetti manuali e ad altri utensili.

Il livello di resistenza alla temperatura dell'acciaio della serie U10A, U13A è di 220 ° C, pertanto è consigliabile utilizzare utensili realizzati con tali materiali a una velocità di taglio di 8-10 m / min.

Ferro da stiro

Il materiale dello strumento Doped può esserecromo, cromo-silicio, tungsteno e chromogramfram, con una miscela di manganese. Tali serie sono denotate da numeri e hanno anche una scritta. La prima cifra a sinistra indica il contenuto di carbonio in decimi se il contenuto dell'elemento è inferiore all'1%. Le cifre corrette rappresentano il componente medio del doping in percentuale.

Contrassegno del materiale utensile X è adatto per la produzione di maschi e matrici. L'acciaio B1 è applicabile per la produzione di piccoli trapani, maschi e alesatori.

Il livello di resistenza alla temperatura delle sostanze legate è 350-400 ° C, quindi la velocità di taglio è una volta e mezza superiore a quella di una lega di carbonio.

A cosa servono gli acciai altolegati?

Vari materiali per utensili velocile talee sono utilizzate nella fabbricazione di trapani, svasatori e rubinetti. Sono contrassegnati con lettere e numeri. I costituenti importanti dei materiali sono tungsteno, molibdeno, cromo e vanadio.

Gli acciai ad alta velocità sono divisi in due categorie: normale e con un livello di prestazioni più elevato.

Vari materiali per utensili
Acciaio con prestazioni normali

Alla categoria di ferro con un livello normalele prestazioni possono essere attribuite alla marca R18, R9, R9F5 e alle leghe di tungsteno miscelate con la serie di molibdeno R6MZ, R6M5, che mantengono una durezza non inferiore a HRC 58 a 620 ° C. Il materiale è adatto per la lavorazione di acciai con contenuto di carbonio e categorie di leghe basse, ferro grigio e leghe non ferrose.

Acciaio con prestazioni migliorate

Questa categoria può essere attribuita alla marca R18F2,Р14Ф4, Р6М5К5, Р9М4К8, Р9К5, Р9К10, Р10К5Ф5, Р18К5Ф2. Sono in grado di mantenere l'HRC 64 a temperature da 630 a 640 ° C. Questa categoria include materiali per strumenti superduri. È progettato per ferro e leghe difficili da lavorare, oltre che per il titanio.

Leghe dure

Tali materiali sono:

  • cermet;
  • ceramica minerale.

La forma delle placche dipende dalle proprietà della meccanica. Tali strumenti operano ad alte velocità di taglio rispetto ai materiali ad alta velocità.

Ceramica metallica

Le leghe di carburo cementato sono:

  • tungsteno;
  • tungsteno con contenuto di titanio;
  • tungsteno con l'inclusione di titanio e tantalio.

La serie VK include tungsteno e titanio. Gli strumenti basati su questi componenti hanno una maggiore resistenza all'usura, ma il livello di resistenza all'impatto è basso. I dispositivi su questa base vengono utilizzati per elaborare la ghisa.

Le leghe di tungsteno, titanio e cobalto sono applicabili a tutti i tipi di ferro.

La sintesi di tungsteno, titanio, tantalio e cobalto è utilizzata in casi particolari quando altri materiali sono inefficaci.

Le leghe dure sono caratterizzate da livelli elevatiresistenza alla temperatura. I materiali in tungsteno possono mantenere la loro proprietà con HRC 83-90 e tungsteno con titanio - con HRC 87-92 a una temperatura compresa tra 800 e 950 ° C, che consente il funzionamento a velocità di taglio elevate (da 500 m / min a 2700 m / min durante la lavorazione dell'alluminio).

Per la lavorazione di pezzi con durabilitàPer ruggine e alte temperature, applicare gli strumenti di una serie di leghe a grana fine OM. Il marchio BK6-OM è adatto per la finitura e BK10-OM e BK15-OM sono adatti per la semifinitura e la sgrossatura.

Ancora più efficace quando si lavora conI materiali Super Hard Tool delle serie BK10-XOM e BK15-HOM possiedono dettagli "difficili". In essi, il carburo di tantalio è sostituito dal carburo di cromo, che li rende più resistenti anche se esposti a temperature elevate.

Materiali super resistenti

Per aumentare la resistenza del piatto dasolidi, ricorrere al rivestimento con un film protettivo. Usato carburo, nitruro e carbonite titanio, che viene applicato in uno strato molto sottile. Lo spessore è da 5 a 10 micron. Di conseguenza, viene formato uno strato di carburo di titanio a grana fine. Il livello di resistenza di tali piastre è tre volte superiore a quello delle piastre senza rivestimento speciale, il che aumenta la velocità di taglio del 30%.

In alcuni casi, materiali in metallo, che sono ottenuti da ossido di alluminio con l'aggiunta di tungsteno, titanio, tantalio e cobalto.

Ceramiche minerali

Minerale utilizzato per utensili da taglioceramica CM-332. È intrinseca resistenza a temperature elevate. L'indice di durezza HRC va da 89 a 95 a 1200 ° C. Inoltre, il materiale è caratterizzato da resistenza all'usura, che consente la lavorazione di acciaio, ghisa e leghe non ferrose ad alte velocità di taglio.

Per rendere gli strumenti di taglio, ancheutilizzare un cermet della serie B. La sua base è costituita da ossido e carburo. L'introduzione alla composizione delle ceramiche minerali del metallo duro, così come il molibdeno e il cromo, aiuta a ottimizzare le proprietà fisiche e meccaniche del grado cermet ed elimina la sua fragilità. Aumenta la velocità di taglio. La lavorazione di semifinitura e finitura sulla base di una qualità di cermet viene applicata a ghisa sferoidale, acciaio resistente e numerosi metalli non ferrosi. Il processo viene condotto ad una velocità di 435-1000 m / min. Le ceramiche per il taglio sono resistenti al calore. La sua durezza sulla scala è HRC 90-95 a 950-1100 ° C.

Per il trattamento del ferro da stirola ghisa durevole, così come la vetroresina, viene utilizzata come utensile, il cui taglio è fatto di solidi contenenti nitruro di boro e diamanti. L'indice di durezza di elbor (nitruro di boro) è all'incirca uguale a quello del diamante. La sua resistenza alla temperatura è due volte superiore a quella di quest'ultimo. Elbor è noto per l'inerzia di materiali in ferro. Il livello di forza dei suoi policristalli quando compresso è 4-5 GPa (400-500 kgf / mm2), e durante la piegatura - 0,7 GPa (70 kgf / mm2). La resistenza alla temperatura ha un limite di 1350-1450 ° C.

Dovrebbe anche essere notato diamante su sinteticoserie ballas serie ASB e serie carbonado ASPK. L'attività chimica di quest'ultimo a materiali contenenti carbonio è maggiore. Questo è il motivo per cui viene utilizzato per la rettifica di parti da metalli non ferrosi, leghe con un elevato contenuto di silicio, materiali duri BK10, BK30, nonché superfici non metalliche.

L'indice di resistenza delle frese carbonade è 20-50 volte il livello di resistenza delle leghe dure.

Quali leghe sono diffuse nell'industria?

Strumentale prodotto in tutto il mondomateriali. Le specie utilizzate in Russia, negli Stati Uniti e in Europa, per la maggior parte non contengono tungsteno. Appartengono alla serie KNT016 e TH020. Questi modelli sono diventati una sostituzione per i marchi T15K6, T14K8 e VK8. Sono utilizzati per la lavorazione di acciai per strutture, acciaio inossidabile e materiali per utensili.

Nuovi requisiti per i materiali degli utensilia causa di una carenza di tungsteno e cobalto. Questo fattore è legato al fatto che i metodi alternativi per produrre nuove leghe dure prive di tungsteno sono in costante sviluppo negli Stati Uniti, in Europa e in Russia.

Ad esempio, materiali per utensiliLa produzione della società americana Adamas Carbide Co delle serie Titan 50, 60, 80, 100 contiene carburo, titanio e molibdeno. L'aumento del numero indica il grado di resistenza del materiale. La caratteristica dei materiali per utensili di questa versione implica un alto livello di resistenza. Ad esempio, la serie Titan100 ha una forza di 1000 MPa. Lei è un concorrente della ceramica.

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