Keperluan utama untuk bahan alat ialah kekerasan, ketahanan terhadap haus, haba, dll. Pematuhan kriteria ini membolehkan pemotongan. Untuk menembusi ke dalam lapisan permukaan produk yang sedang diproses, bilah untuk memotong bahagian kerja mesti diperbuat daripada aloi yang kuat. Kekerasan boleh semulajadi atau diperoleh.
Sebagai contoh, keluli alat buatan kilang mudah dipotong. Selepas pemprosesan mekanikal dan haba, serta mengisar dan mengasah, tahap kekuatan dan kekerasannya meningkat.
Bagaimanakah kekerasan ditentukan?
Ciri boleh ditakrifkan dalam cara yang berbeza. Keluli alat mempunyai kekerasan Rockwell, kekerasan mempunyai sebutan berangka, serta huruf HR dengan skala A, B atau C (contohnya, HRC). Pilihan bahan alat bergantung pada jenis logam yang sedang diproses.
Prestasi paling stabil dan bilah haus rendahtelah dirawat haba, boleh dicapai dengan HRC 63 atau 64. Pada nilai yang lebih rendah, sifat bahan alat tidak begitu tinggi, dan pada kekerasan yang tinggi, ia mula hancur kerana kerapuhan.
Logam dengan kekerasan HRC 30-35 dimesin dengan sempurna dengan alatan besi yang telah dirawat haba dengan HRC 63-64. Oleh itu, nisbah penunjuk kekerasan ialah 1:2.
Untuk memproses logam dengan HRC 45-55, alatan hendaklah digunakan, yang berasaskan aloi keras. Indeks mereka ialah HRA 87-93. Bahan berasaskan sintetik boleh digunakan pada keluli yang dikeraskan.
Kekuatan bahan alatan
Semasa proses pemotongan, daya 10 kN atau lebih dikenakan pada bahagian kerja. Ia menimbulkan voltan tinggi, yang boleh menyebabkan kemusnahan alat. Untuk mengelakkan ini, bahan pemotong mesti mempunyai faktor keselamatan yang tinggi.
Gabungan terbaik ciri kekuatan mempunyai keluli alat. Bahagian kerja yang diperbuat daripadanya dengan sempurna menahan beban berat dan boleh berfungsi dalam mampatan, kilasan, lenturan dan regangan.
Kesan suhu pemanasan kritikal pada bilah alat
Apabila haba dibebaskan semasa memotong logam, bilahnya tertakluk kepada pemanasan, pada tahap yang lebih besar - permukaan. Apabila suhu di bawah tanda kritikal (untuk setiap bahan ia mempunyai sendiri)struktur dan kekerasan tidak berubah. Sekiranya suhu pemanasan menjadi lebih tinggi daripada norma yang dibenarkan, maka tahap kekerasan menurun. Suhu kritikal dipanggil kekerasan merah.
Apakah maksud istilah "kekerasan merah"?
Kekerasan merah ialah sifat logam untuk menyala merah gelap apabila dipanaskan pada suhu 600 °C. Istilah ini membayangkan bahawa logam mengekalkan kekerasan dan rintangan hausnya. Pada terasnya, ia adalah keupayaan untuk menahan suhu tinggi. Untuk bahan yang berbeza terdapat had, dari 220 hingga 1800 ° C.
Bagaimanakah prestasi alat pemotong boleh ditingkatkan?
Bahan alat alat pemotong dicirikan oleh peningkatan kefungsian sambil meningkatkan rintangan suhu dan menambah baik penyingkiran haba yang dihasilkan pada bilah semasa pemotongan. Haba menaikkan suhu.
Semakin banyak haba dikeluarkan dari bilah jauh ke dalam peranti, semakin rendah suhu pada permukaan sentuhannya. Tahap kekonduksian terma bergantung pada komposisi dan pemanasan.
Sebagai contoh, kandungan unsur seperti tungsten dan vanadium dalam keluli menyebabkan penurunan kekonduksian termanya, dan campuran titanium, kob alt dan molibdenum menyebabkan ia meningkat.
Apakah yang menentukan pekali geseran gelongsor?
Pekali geseran gelongsor bergantung pada komposisi dan sifat fizikal pasangan bahan yang bersentuhan, serta pada nilai tegasan pada permukaan,tertakluk kepada geseran dan gelinciran. Pekali mempengaruhi rintangan haus bahan.
Interaksi alat dengan bahan yang telah diproses diteruskan dengan sentuhan bergerak yang berterusan.
Bagaimanakah bahan instrumental berkelakuan dalam kes ini? Jenisnya haus sama.
Mereka dicirikan oleh:
- keupayaan untuk memadamkan logam yang bersentuhan dengannya;
- keupayaan untuk menunjukkan ketahanan terhadap haus, iaitu menahan lelasan bahan lain.
Pemakaian bilah berlaku sepanjang masa. Akibatnya, peranti kehilangan sifatnya dan bentuk permukaan kerjanya juga berubah.
Ketahanan haus mungkin berbeza-beza bergantung pada keadaan pemotongan.
Apakah kumpulan keluli alat dibahagikan?
Bahan instrumental utama boleh dibahagikan kepada kategori berikut:
- cermet (aloi keras);
- sermet atau seramik mineral;
- boron nitrida berasaskan bahan sintetik;
- berlian sintetik;
- Keluli alatan berasaskan karbon.
Besi alatan boleh terdiri daripada karbon, aloi dan kelajuan tinggi.
Keluli alatan berasaskan karbon
Bahan berkarbonat mula digunakan untuk membuat alatan. Kelajuan pemotongan mereka perlahan.
Bagaimanakah keluli alat ditanda? Bahan ditetapkan dengan huruf (contohnya, "U" bermaksud karbon), serta nombor (penunjuk persepuluh peratus kandungan karbon). Kehadiran huruf "A" di hujung penandaan menunjukkan kualiti keluli yang tinggi (kandungan bahan seperti sulfur dan fosforus tidak melebihi 0.03%).
Bahan karbon mempunyai kekerasan 62-65 HRC dan rintangan suhu rendah.
U9 dan U10A gred bahan alatan digunakan dalam pembuatan gergaji, dan siri U11, U11A dan U12 direka bentuk untuk paip tangan dan alatan lain.
Tahap rintangan suhu bagi keluli siri U10A, U13A ialah 220 °C, jadi disyorkan untuk menggunakan alat yang diperbuat daripada bahan tersebut pada kelajuan pemotongan 8-10 m/min.
Besi aloi
Bahan alat aloi boleh menjadi kromium, kromium-silikon, tungsten dan kromium-tungsten, dengan campuran mangan. Siri sedemikian ditunjukkan dengan nombor, dan mereka juga mempunyai tanda huruf. Angka kiri pertama menunjukkan pekali kandungan karbon dalam persepuluh jika kandungan unsur kurang daripada 1%. Nombor di sebelah kanan mewakili purata kandungan mengaloi sebagai peratusan.
Bahan alatan gred X sesuai untuk membuat paip dan acuan. Keluli B1 sesuai untuk membuat gerudi kecil, pili dan reamer.
Tahap rintangan suhu bahan aloi ialah 350-400 °C, jadi kelajuan pemotongan adalah satu setengah kali lebih cepat daripada untukaloi karbon.
Apakah kegunaan keluli aloi tinggi?
Pelbagai bahan alat pemotong pantas digunakan dalam pembuatan gerudi, sinki kaunter dan pili. Mereka dilabelkan dengan huruf dan juga nombor. Konstituen penting bahan tersebut ialah tungsten, molibdenum, kromium dan vanadium.
HSS dibahagikan kepada dua kategori: prestasi biasa dan tinggi.
Keluli prestasi biasa
Kategori besi dengan tahap prestasi biasa termasuk gred R18, R9, R9F5 dan aloi tungsten dengan campuran molibdenum siri R6MZ, R6M5, yang mengekalkan kekerasan sekurang-kurangnya HRC 58 pada 620 ° C. Sesuai untuk keluli karbon dan aloi rendah, besi tuang kelabu dan aloi bukan ferus.
Keluli berprestasi tinggi
Kategori ini termasuk gred R18F2, R14F4, R6M5K5, R9M4K8, R9K5, R9K10, R10K5F5, R18K5F2. Mereka mampu mengekalkan HRC 64 pada suhu dari 630 hingga 640 °C. Kategori ini termasuk bahan alat superhard. Ia direka untuk besi dan aloi yang sukar dimesin, serta titanium.
Logam Keras
Bahan tersebut ialah:
- cermet;
- seramik mineral.
Bentuk plat bergantung pada sifat mekanik. Alat ini beroperasi pada kelajuan pemotongan tinggi berbanding dengan bahan berkelajuan tinggi.
Seramik logam
Karbida cermet ialah:
- tungsten;
- tungsten titanium;
- tungsten dengan kemasukan titanium dan tantalum.
Siri VK termasuk tungsten dan titanium. Alat berdasarkan komponen ini telah meningkatkan rintangan haus, tetapi tahap rintangan hentamannya adalah rendah. Peranti atas dasar ini digunakan untuk memproses besi tuang.
Ali Tungsten-titanium-kob alt boleh digunakan untuk semua jenis besi.
Sintesis tungsten, titanium, tantalum dan kob alt digunakan dalam kes khas apabila bahan lain tidak berkesan.
Gred karbida dicirikan oleh tahap rintangan suhu yang tinggi. Bahan yang diperbuat daripada tungsten boleh mengekalkan sifatnya dengan HRC 83-90, dan tungsten dengan titanium - dengan HRC 87-92 pada suhu 800 hingga 950 ° C, yang memungkinkan untuk beroperasi pada kelajuan pemotongan tinggi (dari 500 m/min). hingga 2700 m /min apabila pemesinan aluminium).
Untuk bahagian pemesinan yang tahan karat dan suhu tinggi, alatan daripada siri aloi bijirin halus OM digunakan. Gred VK6-OM sesuai untuk kemasan, manakala VK10-OM dan VK15-OM sesuai untuk separuh kemasan dan kasar.
Lebih cekap apabila bekerja dengan bahagian "sukar" ialah bahan alat superhard siri BK10-XOM dan BK15-XOM. Ia menggantikan tantalum karbida dengan kromium karbida, menjadikannya lebih tahan lama walaupun tertakluk kepada suhu tinggi.
Untuk meningkatkan tahap kekuatan plat pepejal, mereka terpaksa menyalutnya dengan filem pelindung. Titanium karbida, nitrida dan karbonit digunakan, yang digunakan dalam lapisan yang sangat nipis. Ketebalan adalah dari 5 hingga 10 mikron. Akibatnya, lapisan titanium karbida berbutir halus terbentuk. Sisipan ini mempunyai tiga kali hayat alat sisipan tidak bersalut, meningkatkan kelajuan pemotongan sebanyak 30%.
Dalam sesetengah kes, bahan cermet digunakan, yang diperoleh daripada aluminium oksida dengan penambahan tungsten, titanium, tantalum dan kob alt.
Seramik mineral
Seramik mineral TsM-332 digunakan untuk alat pemotong. Ia mempunyai rintangan suhu tinggi. Indeks kekerasan HRC adalah dari 89 hingga 95 pada 1200 °C. Selain itu, bahan ini dicirikan oleh rintangan haus, yang membolehkan pemprosesan keluli, besi tuang dan aloi bukan ferus pada kelajuan pemotongan tinggi.
Untuk membuat alat pemotong, cermet siri B juga digunakan. Ia berasaskan oksida dan karbida. Pengenalan logam karbida, serta molibdenum dan kromium ke dalam komposisi seramik mineral, membantu mengoptimumkan sifat fizikal dan mekanikal cermet dan menghilangkan kerapuhannya. Kelajuan pemotongan meningkat. Separuh kemasan dan kemasan dengan alat berasaskan cermet sesuai untuk besi mulur kelabu, keluli keras mesin dan beberapa logam bukan ferus. Proses ini dijalankan pada kelajuan 435-1000 m/min. Memotong seramik adalah tahan suhu. Kekerasannya ialah HRC90-95 pada 950-1100 °С.
Untuk pemprosesan besi keras, besi tuang tahan lama, serta gentian kaca, alat digunakan, bahagian pemotongannya diperbuat daripada bahan pepejal yang mengandungi boron nitrida dan berlian. Indeks kekerasan elbor (boron nitrida) adalah lebih kurang sama dengan berlian. Rintangannya terhadap suhu adalah dua kali ganda daripada yang terakhir. Elbor dibezakan dengan sifat lengainya terhadap bahan besi. Had kekuatan polihablurnya dalam mampatan ialah 4-5 GPa (400-500 kgf/mm2), dan dalam lenturan - 0.7 GPa (70 kgf/mm 2). Rintangan suhu adalah sehingga 1350-1450 °C.
Juga patut diberi perhatian ialah ballas berlian berasaskan sintetik siri ASB dan karbonado siri ASPK. Aktiviti kimia yang terakhir terhadap bahan yang mengandungi karbon adalah lebih tinggi. Itulah sebabnya ia digunakan apabila mengasah bahagian yang diperbuat daripada logam bukan ferus, aloi dengan kandungan silikon yang tinggi, bahan keras VK10, VK30, serta permukaan bukan logam.
Hayat alat pemotong karbonade adalah 20-50 kali ganda daripada aloi keras.
Aloi yang manakah digunakan dalam industri?
Bahan instrumental dikeluarkan di seluruh dunia. Jenis yang digunakan di Rusia, Amerika Syarikat dan di Eropah, sebahagian besarnya, tidak mengandungi tungsten. Ia tergolong dalam siri KNT016 dan TN020. Model-model ini telah menjadi pengganti kepada jenama T15K6, T14K8 dan VK8. Ia digunakan untuk memproses keluli untuk struktur, keluli tahan karat dan bahan alat.
Keperluan baharu untuk bahan alatan kerana kekurangan tungsten dankob alt. Dengan faktor inilah kaedah alternatif untuk mendapatkan aloi keras baharu yang tidak mengandungi tungsten sentiasa dibangunkan di AS, negara Eropah dan Rusia.
Sebagai contoh, bahan alat siri Titan 50, 60, 80, 100 yang dikeluarkan oleh syarikat Amerika Adamas Carbide Co mengandungi karbida, titanium dan molibdenum. Menambah bilangan menunjukkan tahap kekuatan bahan. Ciri bahan alat keluaran ini membayangkan tahap kekuatan yang tinggi. Sebagai contoh, siri Titan100 mempunyai kekuatan 1000 MPa. Dia adalah pesaing kepada seramik.
