ویژگی های ساختاری مواد ابزاری کاربرد مواد ابزار

الزامات اصلی برای مواد ابزار سختی، مقاومت در برابر سایش، گرما و غیره است. رعایت این معیارها امکان برش را فراهم می کند. برای اجرای نفوذ به لایه های سطحی محصول در حال پردازش، تیغه های برش قسمت کار باید از آلیاژهای بادوام ساخته شوند. سختی می تواند طبیعی یا اکتسابی باشد.

به عنوان مثال، فولادهای ابزار ساخته شده در کارخانه به راحتی برش داده می شوند. پس از پردازش حرارتی و همچنین آسیاب و تیز کردن، سطح استحکام و سختی آنها افزایش می یابد.

سختی چگونه تعیین می شود؟

ویژگی ها را می توان به روش های مختلفی تعریف کرد. فولادهای ابزار دارای سختی راکول هستند، سختی دارای یک نام عددی و همچنین یک حرف HR با مقیاس A، B یا C (به عنوان مثال، HRC) است. انتخاب مواد ابزار بستگی به نوع فلز مورد پردازش دارد.

پایدارترین سطح کارایی و سایش کم تیغه هایی که تحت عملیات حرارتی قرار گرفته اند را می توان با مقدار HRC 63 یا 64 به دست آورد. در نرخ پایین تر، خواص مواد ابزار چندان بالا نیست و در سختی بالا شروع به کار می کنند. به دلیل شکنندگی خرد می شود.

فلزات با سختی HRC 30-35 را می توان به راحتی با ابزار آهنی که تحت عملیات حرارتی با رتبه HRC 63-64 قرار گرفته اند، پردازش کرد. بنابراین، نسبت شاخص های سختی 1: 2 است.

برای پردازش فلزات با HRC 45-55 باید از دستگاه های مبتنی بر آلیاژهای سخت استفاده شود. شاخص آنها HRA 87-93 است. هنگام پردازش فولادهای سخت شده می توان از مواد مبتنی بر مصنوعی استفاده کرد.

استحکام مواد ابزار

در طول فرآیند برش، نیروی 10 کیلونیوتن یا بیشتر بر روی قطعه کار وارد می شود. ولتاژ بالا را تحریک می کند که می تواند منجر به تخریب ابزار شود. برای جلوگیری از این اتفاق، مواد برش باید دارای ضریب مقاومت بالایی باشند.

فولادهای ابزار بهترین ترکیب از ویژگی های مقاومتی را دارند. قسمت کار ساخته شده از آنها کاملاً بارهای سنگین را تحمل می کند و می تواند تحت فشار، پیچش، خمش و کشش عمل کند.

تاثیر دمای بحرانی گرمایش بر روی تیغه های ابزار

هنگامی که هنگام برش فلزات گرما آزاد می شود، تیغه های آنها و تا حد زیادی سطوح آنها در معرض حرارت قرار می گیرند. هنگامی که دما زیر نقطه بحرانی است (برای هر ماده متفاوت است)، ساختار و سختی تغییر نمی کند. اگر دمای گرمایش بالاتر از حد مجاز باشد، سطح سختی کاهش می یابد. سختی قرمز نامیده می شود.

اصطلاح "ثبات قرمز" به چه معناست؟

ثبات قرمز خاصیت فلزی است که وقتی تا دمای 600 درجه سانتیگراد گرم می شود، به رنگ قرمز تیره درآید. این اصطلاح به این معنی است که فلز سختی و مقاومت خود را در برابر سایش حفظ می کند. در هسته خود، توانایی مقاومت در برابر درجه حرارت بالا است. برای مواد مختلف محدودیت وجود دارد، از 220 تا 1800 درجه سانتیگراد.

چگونه می توان عملکرد یک ابزار برش را افزایش داد؟

مشخصه مواد ابزار افزایش عملکرد با افزایش مقاومت در برابر دما و اتلاف گرمای تولید شده بر روی تیغه در طول برش است. گرما باعث افزایش دما می شود.

هر چه حرارت بیشتری از تیغه به عمق دستگاه منتقل شود، دمای سطح تماس آن کمتر می شود. سطح هدایت حرارتی به ترکیب و گرمایش بستگی دارد.

به عنوان مثال، محتوای عناصری مانند تنگستن و وانادیوم در فولاد باعث کاهش سطح هدایت حرارتی آن و مخلوط تیتانیوم، کبالت و مولیبدن باعث افزایش آن می شود.

ضریب اصطکاک لغزشی به چه چیزی بستگی دارد؟

شاخص لغزش به ترکیب و خواص فیزیکی جفت مواد در تماس و همچنین به مقدار تنش روی سطوح در معرض اصطکاک و لغزش بستگی دارد. ضریب بر مقاومت سایش مواد تأثیر می گذارد.

تعامل ابزار با مواد پردازش شده با تماس متحرک ثابت اتفاق می افتد.

مواد ابزاری در این مورد چگونه رفتار می کنند؟ انواع آنها به یک اندازه فرسوده می شوند.

آنها با مشخصه های زیر مشخص می شوند:

• توانایی پاک کردن فلزی که با آن در تماس است.
• توانایی مقاوم بودن در برابر سایش، یعنی مقاومت در برابر سایش مواد دیگر.

سایش تیغه به طور مداوم رخ می دهد. در نتیجه دستگاه ها خواص خود را از دست می دهند و شکل سطح کار آنها نیز تغییر می کند.

درجه مقاومت در برابر سایش ممکن است بسته به شرایط برش متفاوت باشد.

فولادهای ابزار به چه گروه هایی تقسیم می شوند؟

مواد اولیه ابزاری را می توان به دسته های زیر تقسیم کرد:

• سرامیک های فلزی (آلیاژهای سخت)؛
• سرمت ها یا سرامیک های معدنی؛
• نیترید بور بر اساس مواد مصنوعی؛
• الماس مصنوعی؛
• فولادهای ابزار مبتنی بر کربن

آهن ابزار می تواند کربن، آلیاژی و پرسرعت باشد.

فولادهای ابزار مبتنی بر کربن

از مواد کربن برای ساخت ابزار استفاده شد. تعداد آنها زیاد نیست.

فولادهای ابزار چگونه مشخص می شوند؟ مواد با یک حرف (به عنوان مثال، "U" به معنی کربن) و همچنین یک عدد (شاخص دهم درصد محتوای کربن) مشخص می شوند. وجود حرف "A" در انتهای علامت نشان دهنده کیفیت بالای فولاد است (محتوای موادی مانند گوگرد و فسفر از 0.03٪ تجاوز نمی کند).

ماده کربن با سختی با شاخص HRC 62-65 و سطح پایین مقاومت دما مشخص می شود.

مارک های مواد ابزار U9 و U10A در ساخت اره ها استفاده می شوند و سری های U11، U11A و U12 برای شیرهای دستی و سایر ابزارها در نظر گرفته شده اند.

سطح مقاومت دمایی فولادهای سری U10A و U13A 220 درجه سانتیگراد است، بنابراین توصیه می شود از ابزارهای ساخته شده از چنین موادی با سرعت برش 8-10 متر در دقیقه استفاده شود.

آهن آلیاژی

ماده ابزار آلیاژ می تواند کروم ، کروم-سیلیکون ، تنگستن و کروم-تونگستن باشد و دارای ترکیب منگنز باشد. چنین سریال ها توسط اعداد تعیین شده اند و همچنین دارای مارک نامه هستند. اولین رقم سمت چپ نشان دهنده ضریب محتوای کربن در دهم در صورتی است که محتوای عنصر کمتر از 1 ٪ باشد. اعداد در سمت راست نماد میانگین مؤلفه دوپینگ به عنوان درصدی است.

درجه X از مواد ابزار برای ساخت شیر ​​آب و می میرد. فولاد B1 برای ساخت دریل های کوچک ، شیر آب و ریمرها مناسب است.

سطح مقاومت دمایی مواد آلیاژی 350 تا 400 درجه سانتیگراد است، بنابراین سرعت برش یک و نیم برابر بیشتر از آلیاژ کربن است.

فولادهای پر آلیاژ برای چه مواردی استفاده می شود؟

از مواد مختلف ابزار برش سریع در ساخت مته ها ، پیشخوان ها و شیر آب استفاده می شود. آنها با حروف و همچنین اعداد مشخص می شوند. اجزای مهم مواد عبارتند از: تنگستن ، مولیبدن ، کروم و وانادیوم.

فولادهای پر سرعت به دو دسته تقسیم می شوند: با کارایی عادی و بالا.

فولادهای با عملکرد معمولی

دسته آهن با سطح کارایی معمولی شامل گریدهای R18، R9، R9F5 و آلیاژهای تنگستن با مخلوط مولیبدن سری R6MZ، R6M5 است که دارای سختی حداقل HRC 58 در دمای 620 درجه سانتیگراد هستند. این ماده برای پردازش کربن و فولادهای کم آلیاژ، چدن خاکستری و آلیاژهای غیر آهنی مناسب است.

فولادهای با کارایی بالا

این دسته شامل برندهای R18F2، R14F4، R6M5K5، R9M4K8، R9K5، R9K10، R10K5F5، R18K5F2 است. آنها قادر به حفظ HRC 64 در دماهای 630 تا 640 درجه سانتیگراد هستند. این دسته شامل مواد ابزار فوق سخت است. برای آهن و آلیاژهایی که ماشین کاری آنها دشوار است و همچنین تیتانیوم در نظر گرفته شده است.

آلیاژهای سخت

چنین موادی عبارتند از:

• فلز سرامیک؛
• سرامیک معدنی.

شکل صفحات به خواص مکانیکی بستگی دارد. چنین ابزارهایی در مقایسه با مواد با سرعت بالا با سرعت برش بالا کار می کنند.

سرامیک های فلزی

آلیاژهای سخت فلز و سرامیک عبارتند از:

• تنگستن؛
• تنگستن حاوی تیتانیوم؛
• تنگستن با گنجاندن تیتانیوم و تانتالیوم.

سری VK شامل تنگستن و تیتانیوم است. ابزارهای مبتنی بر این اجزا مقاومت به سایش را افزایش داده اند، اما سطح مقاومت در برابر ضربه آنها پایین است. دستگاه های مبتنی بر این نوع برای پردازش چدن استفاده می شود.

آلیاژ تنگستن، تیتانیوم و کبالت برای همه انواع آهن قابل استفاده است.

سنتز تنگستن، تیتانیوم، تانتالیوم و کبالت در موارد خاصی که سایر مواد بی اثر هستند استفاده می شود.

آلیاژهای سخت با سطح بالایی از مقاومت در برابر دما مشخص می شوند. مواد تنگستن می توانند خواص خود را با HRC 83-90 و مواد تنگستن و تیتانیوم با HRC 87-92 در دمای 800 تا 950 درجه سانتیگراد حفظ کنند، که امکان کار در سرعت های برش بالا (از 500 متر / دقیقه تا 2700 متر در دقیقه هنگام پردازش آلومینیوم).

برای پردازش قطعاتی که در برابر زنگ زدگی و دماهای بالا مقاوم هستند، از ابزارهایی از سری آلیاژهای ریز دانه OM استفاده می شود. گرید VK6-OM برای پردازش تکمیلی و VK10-OM و VK15-OM برای نیمه تکمیل و خشن کردن مناسب هستند.

مواد ابزار فوق سخت سری BK10-XOM و VK15-XOM هنگام کار با قطعات "سخت" کارایی بیشتری دارند. آنها جایگزین کاربید تانتالیوم شده اند که باعث می شود حتی زمانی که در معرض دماهای بالا قرار می گیرند دوام بیشتری داشته باشند.

برای افزایش سطح استحکام یک صفحه جامد، آنها به پوشاندن آن با یک فیلم محافظ متوسل می شوند. از کاربید تیتانیوم، نیترید و کربنیت استفاده می شود که در یک لایه بسیار نازک اعمال می شود. ضخامت آن بین 5 تا 10 میکرون است. در نتیجه یک لایه ریزدانه تشکیل می شود که دوام اینگونه صفحات سه برابر صفحات بدون پوشش مخصوص است که سرعت برش را 30% افزایش می دهد.

در برخی موارد از مواد فلز سرامیک استفاده می شود که از اکسید آلومینیوم با افزودن تنگستن، تیتانیوم، تانتالیوم و کبالت به دست می آید.

سرامیک های معدنی

سرامیک معدنی TsM-332 برای ابزارهای برش استفاده می شود. با مقاومت در برابر دماهای بالا مشخص می شود. شاخص سختی HRC از 89 تا 95 در 1200 درجه سانتیگراد متغیر است. این ماده همچنین با مقاومت در برابر سایش مشخص می شود که پردازش فولاد، چدن و ​​آلیاژهای غیر آهنی را با سرعت های بالا امکان پذیر می کند.

برای ساخت ابزار برش نیز از سرمات سری B استفاده می شود که بر پایه اکسید و کاربید است. ورود کاربید فلز و همچنین مولیبدن و کروم به ترکیب سرامیک های معدنی به بهینه سازی خواص فیزیکی و مکانیکی سرمت کمک می کند و شکنندگی آن را از بین می برد. سرعت برش را افزایش می دهد. ماشینکاری نیمه تکمیل و تکمیل با دستگاهی بر پایه سرمت برای فولاد خاکستری، سخت برش و تعدادی فلزات غیرآهنی استفاده می شود. این فرآیند با سرعت 435-1000 متر در دقیقه انجام می شود. سرامیک های برش در برابر دما مقاوم هستند. مقیاس سختی آن HRC 90-95 در دمای 950-1100 درجه سانتیگراد است.

برای پردازش آهن سخت شده، چدن بادوام و فایبرگلاس از ابزاری استفاده می شود که قسمت برش آن از مواد جامد حاوی نیترید بور و الماس ساخته شده است. سختی CBN (نیترید بور) تقریباً مشابه سختی الماس است. مقاومت دمایی آن دو برابر بیشتر از دومی است. البور نسبت به مواد آهنی بی اثر است. حد مقاومت پلی کریستال های آن در هنگام فشرده سازی 4-5 گیگا پاسکال (400-500 کیلوگرم بر میلی متر مربع) و در هنگام خمش - 7/0 گیگا پاسکال (70 کیلوگرم بر میلی متر مربع) است. مقاومت در برابر دما به حد 1350-1450 درجه سانتیگراد می رسد.

همچنین باید به توپ های الماس مصنوعی از سری ASB و کربنادو از سری ASPC اشاره کرد. فعالیت شیمیایی دومی نسبت به مواد حاوی کربن بیشتر است. به همین دلیل است که برای تیز کردن قطعات ساخته شده از فلزات غیر آهنی، آلیاژهای با محتوای سیلیکون بالا، مواد سخت VK10، VK30 و همچنین سطوح غیر فلزی استفاده می شود.

شاخص مقاومت برش کربناته 20-50 برابر بیشتر از سطح مقاومت آلیاژهای سخت است.

چه آلیاژهایی در صنعت رواج یافته اند؟

مواد ابزاری در سراسر جهان تولید می شود. انواع مورد استفاده در روسیه، ایالات متحده آمریکا و اروپا، در اکثر موارد، حاوی تنگستن نیستند. آنها متعلق به سری KNT016 و TN020 هستند. این مدل ها جایگزینی برای برندهای T15K6، T14K8 و VK8 شدند. آنها برای ماشینکاری فولادهای ساختاری، فولاد ضد زنگ و مواد ابزار استفاده می شوند.

الزامات جدید برای مواد ابزار ناشی از کمبود تنگستن و کبالت است. دقیقاً همین عامل است که عامل این واقعیت است که روش های جایگزین برای تولید آلیاژهای سخت جدید که حاوی تنگستن نیستند به طور مداوم در ایالات متحده آمریکا، کشورهای اروپایی و روسیه در حال توسعه است.

به عنوان مثال، مواد ابزار تولید شده توسط شرکت آمریکایی Adamas Carbide Co از سری Titan 50، 60، 80، 100 حاوی کاربید، تیتانیوم و مولیبدن هستند. افزایش تعداد نشان دهنده استحکام مواد است. ویژگی های مواد ابزار این نسخه حاکی از استحکام بالایی است. به عنوان مثال، سری Titan100 دارای قدرت 1000 مگاپاسکال است. رقیب سرامیک است.

الزامات اساسی برای مواد ابزار به شرح زیر است:

1. ماده ابزار باید در نتیجه عملیات حرارتی آن از سختی بالایی برخوردار باشد یا به دست بیاید - حداقل 63 ... 66 HRC Rockwell.

2. لازم است که در دمای برش بالا سختی سطوح ابزار به میزان قابل توجهی کاهش نمی یابد. توانایی یک ماده برای حفظ سختی زیاد در دمای بالا و سختی اصلی آن پس از خنک کننده نامیده می شود مقاومت در برابر حرارتمواد ابزار باید از مقاومت در برابر حرارت زیاد برخوردار باشد.

3. همراه با مقاومت در برابر گرما ، مواد ابزار باید در دمای بالا مقاومت سایش زیادی داشته باشند ، یعنی. مقاومت در برابر سایش خوب از مواد فرآوری شده داشته باشید.

4- یک نیاز مهم ، مقاومت کافی به اندازه کافی از مواد ابزار است. اگر سختی بالای مواد قسمت کار ابزار با شکنندگی قابل توجهی همراه باشد، این امر منجر به شکستن ابزار و بریدگی لبه های برش می شود.

5. مواد ابزار باید دارای خواص تکنولوژیکی باشد که شرایط بهینه را برای ساخت ابزار از آن فراهم کند. برای فولادهای ابزار، این به معنای ماشینکاری خوب با برش و فشار است. ویژگی های مطلوب عملیات حرارتی؛ قابلیت آسیاب خوب پس از عملیات حرارتی برای آلیاژهای سخت، آسیاب پذیری خوب و همچنین عدم وجود ترک و سایر عیوب که در آلیاژ سخت پس از لحیم کاری صفحات، در هنگام سنگ زنی و تیز کردن ابزار ظاهر می شود، از اهمیت ویژه ای برخوردار است.

انواع مواد ابزاری و زمینه های کاربرد آنها.

زودتر از همه مواد شروع به استفاده کرد فولادهای ابزار کربنیدرجه های U7, U7A ... U13, U 13A. آنها علاوه بر آهن حاوی 0.2 ... 0.4٪ منگنز هستند، در دمای اتاق سختی کافی دارند، اما مقاومت حرارتی آنها کم است، زیرا در دماهای نسبتاً پایین (200 ... 250 درجه سانتیگراد) سختی آنها به شدت کاهش می یابد.

فولادهای آلیاژی ابزاراز نظر ترکیب شیمیایی آنها با مواد کربنی در افزایش محتوای سیلیکون یا منگنز یا وجود یک یا چند عنصر آلیاژی متفاوت هستند: کروم (سختی، استحکام، مقاومت در برابر خوردگی مواد را افزایش می دهد، شکل پذیری آن را کاهش می دهد). نیکل (استحکام، شکل پذیری، استحکام ضربه، سخت شدن مواد را افزایش می دهد). تنگستن (سختی و مقاومت در برابر حرارت مواد را افزایش می دهد). وانادیم (سختی و استحکام مواد را افزایش می دهد، باعث تشکیل ساختار ریزدانه می شود). کبالت (استحکام ضربه و مقاومت حرارتی مواد را افزایش می دهد). مولیبدن (الاستیسیته، استحکام، مقاومت در برابر حرارت مواد را افزایش می دهد). برای ابزارهای برش از فولادهای کم آلیاژ گریدهای 9ХФ، 11ХФ، 13Х، В2Ф، ХВ4، ХВСГ، ХВГ، 9ХС و ... استفاده می شود.این فولادها دارای خواص فنی بالاتری هستند - سختی و سختی پذیری بهتر، تمایل کمتر به تاب خوردگی، اما آنها مقاومت حرارتی تقریباً برابر با مقاومت حرارتی فولادهای کربنی است. فولادهای 350...400 درجه سانتیگراد و بنابراین برای ساخت ابزارهای دستی (ریمرها) یا ابزارهایی که برای پردازش در ماشین‌هایی با سرعت برش پایین (دریل‌های کوچک، ریمرز).

فولادهای ابزار با سرعت بالا.از گروه فولادهای پر آلیاژ، برای ساخت ابزارهای برش از فولادهای پرسرعت با محتوای تنگستن، مولیبدن، کبالت و وانادیم بالا استفاده می شود. فولادهای پرسرعت مدرن را می توان به سه گروه تقسیم کرد.

به فولادهای دارای مقاومت حرارتی معمولیشامل تنگستن Р18، Р12، Р9 و تنگستن-مولیبدن Р6М5، Р6М3، Р8М3. این فولادها دارای سختی در حالت سخت شده 63...66HRC، مقاومت خمشی 2900...3400 مگاپاسکال، مقاومت ضربه ای 2.7...4.8 J/m 2 و مقاومت حرارتی 600...650 می باشند. درجه سانتی گراد آنها در فرآوری فولادهای سازه ای، چدن، فلزات غیرآهنی و پلاستیک استفاده می شوند. گاهی اوقات از فولادهای پرسرعت، به علاوه آلیاژ شده با نیتروژن (P6AM5، P18A، و غیره) استفاده می شود که اصلاحاتی از فولادهای پرسرعت معمولی است. آلیاژسازی با نیتروژن خواص برش ابزار را 20 ... 30٪، سختی - 1 - 2 واحد HRC را افزایش می دهد.

فولادهای مقاوم در برابر حرارت بالابا محتوای کربن بالا مشخص می شود - 10Р8М3، 10Р6М5. وانادیوم - R12F3، R2M3F8؛ R9F5; کبالت - R18F2K5، R6M5K5، R9K5، R9K10، R9M4K8F، 10R6M5F2K8، و غیره.

سختی فولادها در حالت سخت شده به 66...70HRC می رسد، مقاومت حرارتی بالاتری دارند (تا 620...670 درجه سانتی گراد). این امکان استفاده از آنها را برای پردازش فولادها و آلیاژهای مقاوم در برابر حرارت و ضد زنگ و همچنین فولادهای ساختاری با استحکام بالا و سخت شده فراهم می کند. عمر مفید ابزارهای ساخته شده از این نوع فولادها 3 تا 5 برابر بیشتر از فولادهای R18، R6M5 است.

فولادهای مقاوم در برابر حرارت بالابا محتوای کربن کم، اما مقدار بسیار زیادی از عناصر آلیاژی مشخص می شود - V11M7K23، V14M7K25، 3V20K20Kh4F. آنها دارای سختی 69...70HRC و مقاومت حرارتی 700...720 درجه سانتیگراد هستند. منطقی ترین زمینه استفاده از آنها برش مواد سخت برش و آلیاژهای تیتانیوم است. در مورد دوم، عمر ابزارها 30 تا 80 برابر بیشتر از فولاد R18 و 8 تا 15 برابر بیشتر از آلیاژ سخت VK8 است. هنگام برش فولادهای سازه ای و چدن ها، عمر مفید کمتر (3 تا 8 برابر) افزایش می یابد.

آلیاژهای سختاین آلیاژها توسط متالورژی پودر به صورت صفحه یا روکش تولید می شوند. اجزای اصلی این آلیاژها کاربیدهای تنگستن WC، تیتانیوم TiC، تانتالم TaC و نیوبیوم NbC هستند که کوچکترین ذرات آنها از طریق کبالت یا نیکل نسبتا نرم و کمتر نسوز مخلوط با مولیبدن به هم متصل می شوند.

آلیاژهای سخت سختی بالایی دارند - 88...92 HRA (72...76 HRC) و مقاومت در برابر حرارت تا 850...1000 درجه سانتیگراد. این به شما امکان می دهد با سرعت های برش 3 تا 4 برابر بیشتر از ابزارهای ساخته شده از فولادهای پرسرعت کار کنید.

آلیاژهای سخت مورد استفاده در حال حاضر به دو دسته تقسیم می شوند:

1) برای آلیاژهای تنگستنگروه های VK: VK3، VK3-M، VK4، VK6، VK6-M، VK6-OM، VK8 و ... در نماد، عدد درصد کبالت را نشان می دهد. به عنوان مثال، نام VK8 نشان می دهد که حاوی 8٪ کبالت و 92٪ کاربید تنگستن است. حروف M و OM نشان دهنده ساختار ریزدانه و به خصوص ریزدانه است.

2) برای آلیاژهای تیتانیوم - تنگستنگروه های TK: T5K10، T15K6، T14K8، T30K4، T60K6 و غیره در نماد، عدد بعد از حرف T درصد کاربیدهای تیتانیوم، بعد از حرف K - کبالت، بقیه - کاربیدهای تنگستن را نشان می دهد.

3) برای آلیاژهای تنگستن تیتانیوم تانتالیومگروه های TTK: TT7K12، TT8K6، TT20K9 و غیره. در نماد، اعداد بعد از حرف T درصد کاربیدهای تیتانیوم و تانتالیوم، بعد از حرف K - کبالت، بقیه - کاربیدهای تنگستن را نشان می دهد.

4) برای آلیاژهای سخت بدون تنگستن TM-1، TM-3، TN-20، KNT-16، TS20HN. تعیین ها مشروط است.

گریدهای کاربید به شکل درج های استانداردی تولید می شوند که لحیم کاری، چسبانده شده یا به صورت مکانیکی به نگهدارنده های فولادی سازه ای متصل می شوند. ابزارهایی نیز تولید می شود که قسمت کار آن تماماً از آلیاژ سخت (یکپارچه) ساخته شده است.

آلیاژهای گروه TK مقاومت حرارتی بالاتری نسبت به آلیاژهای VK دارند. آنها را می توان در سرعت های برش بالا استفاده کرد، به همین دلیل است که آنها به طور گسترده در ماشینکاری فولاد استفاده می شوند.

ابزارهای ساخته شده از آلیاژهای سخت گروه VK هنگام پردازش قطعات ساخته شده از فولادهای ساختاری در شرایط سختی کم سیستم ایدز، در هنگام برش متناوب، هنگام کار با ضربه، و همچنین هنگام پردازش مواد شکننده مانند چدن استفاده می شود. به دلیل افزایش استحکام این گروه از آلیاژهای سخت و دمای پایین در ناحیه برش است. آنها همچنین هنگام پردازش قطعات ساخته شده از فولادهای مقاوم در برابر حرارت و ضد زنگ، آلیاژهای تیتانیوم استفاده می شوند. این امر با این واقعیت توضیح داده می شود که وجود تیتانیوم در بیشتر این مواد باعث افزایش چسبندگی به آلیاژهای گروه TK می شود که حاوی تیتانیوم نیز هستند. آلیاژهای گروه TK به طور قابل توجهی هدایت حرارتی بدتر و استحکام کمتری نسبت به آلیاژهای VK دارند.

ورود کاربیدهای تانتالیوم یا کاربیدهای تانتالیوم و نیوبیم (TT10K8-B) به آلیاژ سخت، استحکام آن را افزایش می دهد. اما دمای مقاومت حرارتی این آلیاژها کمتر از دو آلیاژ کاربید است.

به ویژه آلیاژهای سخت ریز دانه برای پردازش مواد با قابلیت سایندگی بالا استفاده می شود. آنها برای تکمیل و نیمه تکمیل قطعات ساخته شده از فولادهای انعطاف پذیر با مقاومت بالا با تمایل افزایش یافته به سخت شدن استفاده می شوند.

آلیاژهای با محتوای کبالت کم (T30K4، VK3، VK4) در عملیات تکمیلی استفاده می شوند، در حالی که آلیاژهایی با محتوای کبالت بالا (VK8، T14K8، T5K10) در عملیات خشن استفاده می شوند.

سرامیک های معدنی.این بر اساس اکسیدهای آلومینیوم Al 2 O 3 با افزودن کمی (0.5 ... 1٪) از اکسید منیزیم MgO است. سختی بالا، مقاومت حرارتی تا 1200 درجه سانتیگراد، بی اثری شیمیایی نسبت به فلزات و مقاومت در برابر اکسیداسیون تا حد زیادی از پارامترهای مشابه آلیاژهای سخت فراتر می رود، اما از نظر هدایت حرارتی پایین تر هستند و مقاومت خمشی کمتری دارند.

خواص برش بالای سرامیک های معدنی در ماشینکاری سریع فولادها و چدن های پر استحکام آشکار می شود و تراشکاری و فرزکاری ریز و نیمه تمام، بهره وری پردازش قطعات را تا 2 برابر افزایش می دهد و به طور همزمان طول عمر ابزار را تا 2 برابر افزایش می دهد. 5 برابر در مقایسه با ماشینکاری با ابزارهای ساخته شده از کاربید. سرامیک های معدنی به صورت صفحات غیر قابل آسیاب تولید می شوند که شرایط عملکرد آن را به میزان قابل توجهی تسهیل می کند.

مواد ابزار فوق سخت (STM)- امیدوار کننده ترین آنها مواد فوق سخت مصنوعی مبتنی بر الماس یا نیترید بور هستند.

الماس ها با سختی بالا و مقاومت در برابر سایش مشخص می شوند. از نظر سختی مطلق، الماس 4-5 برابر سخت تر از آلیاژهای سخت و ده ها و صدها برابر بیشتر از مقاومت به سایش سایر مواد ابزار هنگام پردازش آلیاژهای غیر آهنی و پلاستیک است. به دلیل رسانایی حرارتی بالا، الماس ها در حذف گرما از ناحیه برش بهتر عمل می کنند، اما به دلیل شکنندگی، دامنه کاربرد آنها بسیار محدود است. یک عیب قابل توجه الماس این است که در دماهای بالا وارد واکنش شیمیایی با آهن شده و عملکرد خود را از دست می دهد.

بنابراین، مواد فوق سخت جدیدی ایجاد شدند که از نظر شیمیایی نسبت به الماس بی اثر هستند. فناوری تولید آنها به فناوری تولید الماس نزدیک است، اما نیترید بور، به جای گرافیت، به عنوان ماده اولیه مورد استفاده قرار گرفت.

هدف از هندسه ابزار و حالت های برش بهینه برای تراشکاری، حفاری، فرزکاری.

انتخاب زاویه تسکین الف.مشخص است که هنگام پردازش فولادها، یک زاویه بهینه بزرگتر a مربوط به ضخامت کمتر لایه برش است: sin a opt = 0.13/a 0.3.

برای اهداف عملی هنگام پردازش فولادها، مقادیر زوایای فاصله زیر توصیه می شود: برای برش های زبر با S> 0.3 میلی متر / دور - a = 8 درجه؛ برای تکمیل برش در S<0,3 мм/об - a=12°; для торцовых и цилиндрических фрез - a=12…15°.

ارزش زوایای فاصله هنگام ماشینکاری چدن تا حدودی کمتر از ماشینکاری فولاد است.

انتخاب زاویه چنگک g.زاویه چنگک باید بزرگتر باشد، سختی و استحکام مواد در حال پردازش کمتر و شکل پذیری آن بیشتر می شود. برای ابزارهای ساخته شده از فولاد پرسرعت هنگام پردازش فولادهای نرم، زاویه g=20...30 درجه، برای فولادهای متوسط ​​سخت - g=12...15 درجه، چدن - g=5...15 است. درجه و آلومینیوم - g=30...40 درجه. برای ابزار کاربید، زاویه چنگک کوچکتر و گاهی اوقات حتی منفی می شود، زیرا این ماده ابزار نسبت به فولاد پرسرعت استحکام کمتری دارد. با این حال، کاهش g منجر به افزایش نیروهای برشی می شود. برای کاهش نیروهای برش در این حالت، یک پخ منفی بر روی سطح جلوی ابزارهای برش کاربید و سرعت بالا تیز می شود.

انتخاب زاویه اصلی j.هنگام پردازش قطعات غیر صلب، به منظور کاهش مولفه شعاعی Py، زاویه هدایت باید به j=90 درجه افزایش یابد. در برخی موارد، زاویه j به دلایل طراحی اختصاص داده می شود. زاویه پیشرو نیز بر زبری سطح ماشینکاری شده تأثیر می گذارد، بنابراین، هنگام اتمام، توصیه می شود از مقادیر کوچکتر j استفاده کنید.

انتخاب زاویه پلان کمکی j 1. برای انواع خاصی از ابزارها j 1 از 0 تا 2...3 درجه متغیر است. به عنوان مثال، برای مته ها و شیرها j 1 = 2...3¢، و برای برش j 1 = 1...3 درجه.

انتخاب زاویه شیب لبه برش اصلی l.زوایای توصیه شده برای برش های تکمیلی و زبر ساخته شده از فولاد پرسرعت، به ترتیب l=0...(-4)° و l=5...+10 درجه است، برای برش های کاربید در هنگام کار بدون ضربه و با ضربه، به ترتیب l=5...+10° و l =5…+20°.

تعیین شرایط بهینه برش:

1. اول از همه، انتخاب کنید مواد ابزاری، طراحی ابزار و پارامترهای هندسی قسمت برش آن. مواد قطعه برش بسته به خواص مواد در حال پردازش، وضعیت سطح قطعه کار و همچنین شرایط برش انتخاب می شود. پارامترهای هندسی ابزار بسته به خواص مواد در حال پردازش، سختی سیستم فن آوری، نوع پردازش (خشن، تکمیل یا تکمیل) و سایر شرایط برش اختصاص داده می شود.

2. تجویز کنید عمق برشبا در نظر گرفتن کمک هزینه پردازش هنگام خشن کردن، توصیه می شود یک عمق برش را تنظیم کنید که قطع شدن مقدار مجاز را در یک پاس تضمین کند. تعداد گذرهای بیش از یک در هنگام خشن کردن باید در موارد استثنایی در هنگام حذف کمک هزینه های افزایش یافته مجاز باشد. نیمه تمام اغلب در دو پاس انجام می شود. اولی، ناهموار، با عمق برش t=(0.6...0.75)h و دومی، نهایی، با t=(0.3...0.25)h انجام می شود. پردازش در دو پاس در این مورد به این دلیل است که هنگام برداشتن یک لایه با ضخامت بیش از 2 میلی متر در یک پاس، کیفیت سطح پردازش شده پایین است و دقت ابعاد آن ناکافی است. هنگام اتمام، بسته به دقت و زبری سطح ماشینکاری شده، عمق برش در محدوده 0.5 ... 2.0 میلی متر در هر قطر و هنگام پردازش با زبری کمتر از Ra 1.25 - در محدوده 0.1 تجویز می شود. 0.4 میلی متر.

3. خوراک را انتخاب کنید (برای تراشکاری و سوراخکاری - S 0 , mm/rev ؛ برای فرز S z , mm / دندان ) در هنگام خشن کردن، با در نظر گرفتن سفتی سیستم ماشین ابزار تکنولوژیکی، استحکام دستگاه تنظیم می شود. بخش، روش بستن آن (در چاک، در مراکز و غیره)، استحکام و استحکام بخش کار ابزار برش، استحکام مکانیسم تغذیه دستگاه و همچنین عمق برش تنظیم شده. هنگام اتمام ماشینکاری، هدف تغذیه باید با زبری مشخص شده سطح ماشینکاری شده و کیفیت دقت، با در نظر گرفتن انحراف احتمالی قطعه تحت تأثیر نیروهای برش و خطا در شکل هندسی ماشینکاری شده هماهنگ شود. سطح پس از انتخاب خوراک استاندارد، محاسبات بررسی با استفاده از فرمول ها انجام می شود: P x =، یا .

4. سرعت برش را تعیین کنید. سرعت برش مجاز توسط یک ابزار برش برای مدت معینی از عمر مفید آن به عمق برش و تغذیه، مواد قطعه برش ابزار و پارامترهای هندسی آن، مواد در حال پردازش، نوع پردازش، خنک کننده بستگی دارد. و عوامل دیگر

با توجه به عمق برش، تغذیه و عمر ابزار، سرعت برش قابل محاسبه است: هنگام چرخش: ; هنگام حفاری: ; هنگام آسیاب: .

5. در هنگام خشن کردن حالت برش انتخاب شده بررسی می شودبا توجه به قدرت ماشین در این مورد، نسبت زیر باید رعایت شود: N res £ 1.3hN هنر. اگر معلوم شد که قدرت موتور الکتریکی دستگاهی که پردازش روی آن انجام می شود کافی نیست، باید دستگاه قدرتمندتری را انتخاب کنید. اگر این امکان پذیر نیست، مقادیر u یا S انتخاب شده باید کاهش یابد.

6. تعریف کنید زمان اصلی هر پاس(فرمول هایی برای محاسبه آن برای انواع مختلف پردازش در ادبیات مرجع آورده شده است.

فرآیند سنگ زنی

سنگ زنی- فرآیند برش فلزات که توسط دانه های مواد ساینده انجام می شود. از سنگ زنی می توان برای پردازش هر ماده ای استفاده کرد، زیرا سختی دانه های ساینده (2200...3100HB) و الماس (7000HB) بسیار بالا است. برای مقایسه، توجه می کنیم که سختی آلیاژ سخت 1300HB، سمنتیت 2000HB، و فولاد سخت شده 600...700HB است. دانه های ساینده به ابزارهایی با اشکال مختلف به یکدیگر متصل می شوند یا روی پارچه (پوست های ساینده) اعمال می شوند. سنگ زنی اغلب به عنوان عملیات تکمیلی مورد استفاده قرار می گیرد و به دست آوردن قطعاتی با کیفیت 7...9 و حتی 6 با زبری Ra = 0.63...0.16 میکرومتر یا کمتر امکان پذیر می شود. در برخی موارد، هنگام جدا کردن قطعات ریخته گری و آهنگری، هنگام تمیز کردن جوش ها، به عنوان مثال، از سنگ زنی استفاده می شود. به عنوان یک عملیات آماده سازی یا خشن کردن. در حال حاضر، آسیاب با تغذیه عمیق برای حذف مقادیر زیاد استفاده می شود.

ویژگی های مشخصه فرآیند سنگ زنی به شرح زیر است:

1) چند پاس، تسهیل تصحیح مؤثر خطاها در شکل و اندازه قطعات به دست آمده پس از پردازش قبلی؛

2) برش توسط تعداد زیادی دانه ساینده به طور تصادفی با ریزسختی بالا (22000 ... 31000 مگاپاسکال) انجام می شود. این دانه ها با تشکیل یک خط برش متناوب، کوچکترین فرورفتگی ها را برش می دهند و حجم برش فلز در واحد زمان در این مورد به طور قابل توجهی کمتر از برش با ابزار فلزی است. یک دانه ساینده تقریباً 400000 برابر حجم فلز کمتری را در واحد زمان از یک دندان برش می برد.

3) فرآیند برش تراشه ها با دانه های ساینده منفرد با سرعت های برش بالا (30...70 متر بر ثانیه) و در مدت زمان بسیار کوتاه (در هزارم و صد هزارم ثانیه) انجام می شود.

دانه های ساینده به طور آشفته در بدنه چرخ قرار دارند. آنها چند وجهی با شکل نامنظم و دارای رئوس گرد با شعاع r هستند (صفحه 301).

این گرد کردن کوچک است (معمولاً r = 8 ... 20 میکرومتر)، اما همیشه باید در نظر گرفته شود، زیرا در حین ریز برش ضخامت لایه های برداشته شده توسط دانه های جداگانه با r متناسب است.

5) سرعت برش بالا و هندسه نامطلوب دانه های برش به توسعه دماهای بالا در منطقه برش (1000 ... 1500 درجه سانتیگراد) کمک می کند.

6) فرآیند آسیاب را می توان تنها با تغییر حالت های برش کنترل کرد، زیرا تغییر هندسه دانه ساینده، که به عنوان یک برش یا دندان برش عمل می کند، عملاً دشوار است. با استفاده از فناوری ساخت ویژه، چرخ های الماس می توانند جهت گیری ترجیحی (الزامی) دانه های الماس در بدنه چرخ داشته باشند که شرایط برش مطلوب تری را فراهم می کند.

7) ابزار ساینده می تواند در حین کار خود تیز شود. این اتفاق زمانی رخ می دهد که لبه های برش دانه ها کدر می شوند که باعث افزایش نیروهای برشی و در نتیجه نیروهای وارد بر دانه می شود. در نتیجه، دانه های کسل کننده می ریزند، از دسته پاره می شوند یا شکافته می شوند و دانه های نوک تیز وارد بازی می شوند.

8) سطح زمین در نتیجه عمل همزمان عوامل هندسی مشخصه فرآیند برش و تغییر شکل های پلاستیکی همراه با این فرآیند تشکیل می شود.

در مورد طرح هندسی تشکیل سطح زمین، موارد زیر باید در نظر گرفته شود:

برای تطابق بهتر با فرآیند واقعی تشکیل تراشه، برش دانه ها به یک سطح ناهموار باید در نظر گرفته شود، و خود دانه ها باید به طور تصادفی در کل حجم دایره در نظر گرفته شوند (صفحه 302).

سنگ زنی را باید به عنوان یک پدیده فضایی در نظر گرفت نه یک پدیده مسطح. در منطقه برش، سطح ابتدایی پردازش شده در هنگام تماس با چرخ سنگ زنی نه با یک ردیف دانه، بلکه با چندین ردیف در تماس است.

2) هر چه ابزار برش ساینده کمتر ناهموار باشد، به تیغه برش جامد نزدیکتر می شود و سطح پردازش شده زبری کمتری دارد. همان کانتور برش را می توان با کاهش اندازه دانه یا افزایش زمان عمل ساینده ایجاد کرد، به عنوان مثال، با کاهش سرعت چرخش قطعه یا کاهش تغذیه طولی در هر دور محصول.

3) تسکین برش سفارشی با پانسمان الماس به دست می آید. در طول فرآیند آسیاب، با از بین رفتن و ریزش دانه‌های منفرد، تسکین برش سفارشی مختل می‌شود.

4) دانه های ساینده در طول فرآیند برش را می توان به برش (به عنوان مثال، دانه های 3، 7)، تراشیدن تقسیم کرد، اگر به عمق کمی بریده شوند که فقط اکستروژن پلاستیکی فلز بدون برداشتن تراشه ها، فشار دادن 5 و غیر انجام شود. برش 4. در فرآیند آسیاب واقعی تقریباً 85 ... 90٪ از همه دانه ها برش نمی دهند، اما به نحوی نازک ترین لایه سطحی را تغییر شکل پلاستیکی می دهند. او را پرچ می کند.

5) زبری نه تنها تحت تأثیر اندازه دانه، بلکه توسط بسته ابزار ساینده نیز قرار می گیرد، که دارای اثر پولیش است، که در سرعت های پایین تر چرخش چرخ بارزتر است.

ویژگی های ابزار ساینده و هدف از حالت های سنگ زنی

تمام مواد ساینده به دو گروه طبیعی و مصنوعی تقسیم می شوند. مواد طبیعی شامل کوراندوم و سنباده متشکل از Al 2 O 3 و ناخالصی است. پرکاربردترین مواد ساینده مصنوعی عبارتند از: الکتروکوروندوم، کاربید سیلیکون، کاربید بور، الماس مصنوعی، نیترید بور مکعبی (CBN) و بلبورون.

دانه بندی مواد ساینده به اندازه دانه های آنها اشاره دارد. با توجه به اندازه (اندازه) آنها به اعداد تقسیم می شوند:

1) 200، 160، 125، 100، 80، 63، 50، 40، 32، 25، 20، 16 - آسیاب.

2) 12، 10، 8، 6، 5، 4، 3 - پودرهای آسیاب.

3) M63، M50، M40، M28، M20، M14 - میکروپودرها؛

4) M10، M7، M5 - میکروپودرهای نازک.

اندازه دانه ریز پودرها با اندازه دانه کسر اصلی بر حسب میکرون تعیین می شود. طبق GOST 3647-80، بخش های دانه زیر متمایز می شوند: B (60...55%)، P (55...45%)، N (45...40%)، D (43... 39 درصد از دانه های کسر اصلی).

سختی چرخ ها به توانایی پیوند در جلوگیری از بیرون کشیدن دانه های ساینده از سطح چرخ تحت تأثیر نیروهای خارجی یا درجه مقاومت پیوند در برابر پاره شدن دانه های چرخ از بیرون اشاره دارد. مواد پیوند

با توجه به سختی، دایره های روی پیوندهای سرامیکی و باکلیت، طبق GOST 18118-79، به هفت کلاس تقسیم می شوند: M - نرم (M1، M2، M3)، M2 سخت تر از M1 است. SM - نرم متوسط ​​(SM1، SM2)؛ C - میانگین (C1, C2)؛ ST - متوسط ​​سخت (ST1، ST2، ST3)؛ T - جامد (T1، T2)؛ VT - بسیار سخت (VT)؛ CT - بسیار سخت (CT).

چرخ‌های روی پیوند ولکانیتی از نظر سختی متفاوت هستند: متوسط ​​​​نرم (SM)، متوسط ​​(C)، متوسط ​​​​سخت (ST) و سخت (T).

GOST 2424-83 تولید چرخ های سنگ زنی از سه کلاس دقت را فراهم می کند: AA، A و B. بسته به کلاس دقت چرخ ها، باید از مواد سنگ زنی با شاخص های زیر استفاده شود: B و P - برای کلاس دقت AA. B، P و N - برای کلاس دقت A. V، P، N و D - برای کلاس دقت B.

ساختار چرخ سنگ زنی به عنوان ساختار داخلی آن درک می شود، یعنی درصد و آرایش نسبی دانه ها، چسب ها و منافذ در واحد حجم چرخ: V g + V c + V p = 100%.

اساس سیستم ساختاری محتوای دانه های ساینده در واحد حجم ابزار است:

شماره سازه

درصد دانه

سازه های 1 تا 4 بسته یا متراکم هستند. از 5 تا 8 - متوسط؛ از ساعت 9 تا 12 - باز است.

GOST 2424-83 تولید 14 پروفیل چرخ سنگ زنی با قطر 3 ... 1600 میلی متر ، ضخامت 6 ... 250 میلی متر را تنظیم می کند.

حالت بهینه برش برای سنگ زنی باید حالتی در نظر گرفته شود که بهره وری بالا، کمترین هزینه و کسب کیفیت مورد نیاز سطح زمین را فراهم می کند.

برای تعیین حالت سنگ زنی:

1) ویژگی های چرخ سنگ زنی انتخاب شده و سرعت محیطی آن تنظیم شده است.

2) تغذیه عرضی اختصاص داده می شود (عمق برش t) و تعداد پاس ها برای اطمینان از حذف کل کمک هزینه تعیین می شود. تغذیه بین 0.005 ... 0.09 میلی متر در هر دو ضربه متفاوت است.

3) تغذیه طولی در کسری از عرض چرخ S pr = KB، که در آن K = 0.4...0.6 برای سنگ زنی خشن، K = 0.3...0.4 برای سنگ زنی نهایی اختصاص داده می شود.

4) سرعت چرخش محیطی قطعه u انتخاب شده است. هنگام خشن کردن، باید از دوره تعیین شده عمر چرخ (T = 25...60 دقیقه)، هنگام اتمام - از اطمینان از زبری سطح مشخص شده، استفاده کرد. به طور معمول، سرعت چرخش قطعه در محدوده 40 ... 80 متر در دقیقه است.

5) خنک کننده انتخاب شده است.

6) نیروهای برش و قدرت مورد نیاز برای اطمینان از فرآیند سنگ زنی تعیین می شود. توان (kW) مورد نیاز برای چرخش دایره N k ³P z u k /10 3 h و برای چرخش قسمت N d ³P z u d / (60 × 10 3 h) است.

7) حالت های سنگ زنی انتخاب شده با توجه به گذرنامه دستگاه تنظیم می شود. اگر کمبود نیرو وجود داشته باشد، u d یا S کاهش می یابد، زیرا آنها بر قدرت برش Nk و زمان دستگاه Tm تاثیر می گذارند.

8) شرایط برای سنگ زنی بدون سوختگی با توجه به قدرت خاص به ازای هر 1 میلی متر عرض چرخ بررسی می شود: N ضرب = N k / V. باید کمتر از قدرت مجاز ذکر شده در ادبیات مرجع باشد.

9) زمان ماشین محاسبه می شود.

اطلاعات مربوطه.

تاریخچه توسعه فرآوری فلزات نشان می دهد که یکی از راه های موثر برای افزایش بهره وری نیروی کار در مهندسی مکانیک استفاده از مواد ابزار جدید است. به عنوان مثال استفاده از فولاد پرسرعت به جای فولاد ابزار کربنی باعث شد تا سرعت برش 2...3 برابر افزایش یابد. این امر مستلزم بهبود قابل توجهی در طراحی ماشین های برش فلز و در درجه اول افزایش سرعت و قدرت آنها بود. پدیده مشابهی نیز زمانی مشاهده شد که آلیاژهای کاربید به عنوان مواد ابزار مورد استفاده قرار گرفتند.

مواد ابزار باید سختی بالایی داشته باشد تا براده ها را در مدت زمان طولانی برش دهد. زمانی که ابزار در طول فرآیند برش گرم می شود، باید مقدار زیادی در سختی مواد ابزار در مقایسه با سختی قطعه کار حفظ شود. توانایی یک ماده ابزار برای حفظ سختی خود در دمای بالا، مقاومت قرمز آن (مقاومت در برابر حرارت) را تعیین می کند. قسمت برش ابزار باید در شرایط فشار و دمای بالا مقاومت سایش بالایی داشته باشد.

یک نیاز مهم همچنین استحکام کافی بالای مواد ابزار است، زیرا استحکام ناکافی باعث بریدگی لبه های برش یا شکستن ابزار می شود، به خصوص اگر اندازه آنها کوچک باشد.

مواد ابزار باید دارای خواص فنی خوبی باشند، به عنوان مثال. پردازش آسان در هنگام ساخت ابزار و تیز کردن، و همچنین نسبتا ارزان است.

در حال حاضر از فولادهای ابزار (کربن، آلیاژی و پرسرعت)، آلیاژهای سخت، مواد معدنی- سرامیک، الماس و سایر مواد فوق سخت و ساینده برای ساخت عناصر برش ابزار استفاده می شود.

فولادهای ابزار

ابزارهای برش ساخته شده از فولادهای ابزار کربنی U10A، U11A، U12A، U13A دارای سختی، استحکام و مقاومت در برابر سایش کافی در دمای اتاق هستند، اما مقاومت حرارتی آنها کم است. در دمای 200 تا 250 سانتی‌گراد سختی آنها به شدت کاهش می‌یابد، بنابراین برای ساخت ابزارآلات دستی و ماشینی که برای پردازش فلزات نرم با سرعت‌های برش پایین در نظر گرفته شده‌اند، مانند فایل‌ها، مته‌های کوچک، ریمرها، شیرها، قالب‌ها استفاده می‌شوند. و غیره ابزارهای کربنی فولادها هنگام تحویل سختی کمی دارند که ماشین کاری خوب آنها را با برش و فشار تضمین می کند، اما آنها نیاز به استفاده از رسانه های خشن در هنگام خاموش کردن دارند که تاب خوردگی ابزار و خطر ترک خوردگی را افزایش می دهد.

ابزارهای ساخته شده از فولادهای ابزار کربنی به دلیل حرارت زیاد، تلطیف شدن و از دست دادن سختی لبه برش به سختی آسیاب می شوند. به دلیل تغییر شکل‌های زیاد در حین عملیات حرارتی و آسیاب‌پذیری ضعیف، از فولادهای ابزار کربنی در ساخت ابزارهای شکلی که در معرض سنگ زنی پروفیل هستند استفاده نمی‌شود.

به منظور بهبود خواص فولادهای ابزار کربنی، فولادهای کم آلیاژ ساخته شده اند. آنها نسبت به فولادهای کربنی سختی و سختی پذیری بیشتری دارند، حساسیت کمتری به گرمای بیش از حد دارند و در عین حال با برش و فشار به خوبی پردازش می شوند. استفاده از فولادهای کم آلیاژ باعث کاهش تعداد ابزارهای معیوب می شود.

دامنه کاربرد فولادهای کم آلیاژ مانند فولادهای کربنی است.

از نظر مقاومت حرارتی، فولادهای آلیاژی ابزار کمی برتر از فولادهای کربنی هستند. آنها در دمای 200-260 درجه سانتیگراد سختی بالایی را حفظ می کنند و بنابراین برای برش با سرعت بالا و همچنین برای پردازش مواد سخت نامناسب هستند.

فولادهای ابزار کم آلیاژ به دو دسته فولادهای کم عمق و سختی پذیر تقسیم می شوند. برای ساخت ابزارهای برش از فولادهای 11ХФ، 13Х، ХВ4، В2Ф با سختی پذیری کم عمق و فولادهای X، 9ХС، ХВГ، ХВСГ با سختی پذیری عمیق استفاده می شود.

فولادهای سخت سختی کم عمق آلیاژی با کروم (0.2-0.7٪)، وانادیم (0.15-0.3٪) و تنگستن (0.5-0.8٪) در ساخت ابزارهایی مانند اره نواری و تیغه اره برقی استفاده می شود. برخی از آنها کاربردهای تخصصی تری دارند. به عنوان مثال، فولاد XB4 برای ساخت ابزارهای در نظر گرفته شده برای پردازش مواد با سختی سطح بالا در سرعت های برش نسبتا پایین توصیه می شود.

ویژگی بارز فولادهای سخت‌شدگی عمیق، محتوای کروم بالاتر (0.8-1.7٪) و همچنین معرفی پیچیده در مقادیر نسبتاً کمی از عناصر آلیاژی مانند کروم، منگنز، سیلیکون، تنگستن، وانادیم است که به طور قابل‌توجهی سخت‌شدگی را افزایش می‌دهد. در تولید ابزار از گروه مورد نظر بیشتر از فولادهای 9ХС و ХВГ استفاده می شود. فولاد 9ХС توزیع یکنواخت کاربیدها را در سطح مقطع نشان می دهد. این اجازه می دهد تا از آن برای ساخت ابزارهایی با اندازه های نسبتاً بزرگ و همچنین برای ابزارهای نخ زنی، به ویژه قالب های گرد با گام نخ ظریف استفاده شود. در عین حال، فولاد 9ХС در حالت بازپخت سختی را افزایش داده است و در هنگام گرم شدن به کربن زدایی بسیار حساس است.

فولادهای حاوی منگنز KhVG و KhVSG در طول عملیات حرارتی کمی تغییر شکل می دهند. این به ما اجازه می دهد تا فولاد را برای ساخت ابزارهایی مانند براچ ها و شیرهای بلند که مشمول الزامات سختگیرانه در مورد پایداری ابعادی در طول عملیات حرارتی هستند، توصیه کنیم. فولاد HVG ناهمگنی کاربید را افزایش داده است، به خصوص با مقاطع بزرگتر از 30 ... 40 میلی متر، که بریدگی لبه های برش را افزایش می دهد و اجازه نمی دهد برای ابزارهایی که در شرایط سخت کار می کنند توصیه شود. در حال حاضر از فولادهای پرسرعت برای ساخت ابزارهای برش فلز استفاده می شود. بسته به هدف آنها می توان آنها را به دو گروه تقسیم کرد:

1) فولاد با عملکرد معمولی؛

2) فولاد با افزایش بهره وری.

فولادهای گروه اول شامل R18، R12، R9، R6MZ، R6M5، فولادهای گروه دوم شامل R6M5FZ، R12FZ، R18F2K5، R10F5K5، R9K5، R9K10، R9MchK8، R6M5K5 و ... می باشند.

در تعیین درجه ها، حرف P نشان می دهد که فولاد متعلق به گروه پرسرعت است. عدد زیر آن میانگین محتوای تنگستن را به صورت درصد نشان می دهد. میانگین درصد وانادیوم در فولاد با عدد بعد از حرف F و کبالت با عدد بعد از حرف K نشان داده می شود.

خواص برش بالای فولاد با سرعت بالا با آلیاژسازی با عناصر تشکیل دهنده کاربید قوی تضمین می شود: تنگستن، مولیبدن، وانادیم و کبالت غیر کاربید ساز. محتوای کروم در همه فولادهای پرسرعت 3.0-4.5٪ است و در تعیین گریدها مشخص نشده است. تقریباً در تمام گریدهای فولادهای پرسرعت، گوگرد و فسفر بیش از 0.3٪ و نیکل بیش از 0.4٪ مجاز نیست. یکی از معایب قابل توجه این فولادها ناهمگنی قابل توجه کاربید، به ویژه در میله های با مقطع بزرگ است.

با افزایش ناهمگنی کاربید، استحکام فولاد کاهش می یابد، در حین کار، لبه های برش ابزار خرد می شود و دوام آن کاهش می یابد.

ناهمگونی کاربید در فولادهایی با محتوای بالای تنگستن، وانادیوم و کبالت بارزتر است. در فولادهای دارای مولیبدن، ناهمگنی کاربید کمتر مشخص است.

فولاد پرسرعت P18، حاوی 18 درصد تنگستن، از دیرباز رایج ترین بوده است. ابزارهای ساخته شده از این فولاد، پس از عملیات حرارتی، دارای سختی 63-66 HRC E، سختی قرمز 600 درجه سانتیگراد و استحکام نسبتاً بالایی هستند. فولاد P18 به خوبی آسیاب می شود.

مقدار زیادی از فاز کاربید اضافی باعث می شود فولاد P18 دانه بندی ریزتر داشته باشد، حساسیت کمتری به گرمای بیش از حد در طول سخت شدن داشته باشد و در برابر سایش مقاوم تر باشد.

با توجه به محتوای تنگستن بالا، توصیه می شود از فولاد P18 فقط برای ساخت ابزارهای با دقت بالا استفاده شود، در صورتی که استفاده از فولاد با گریدهای دیگر به دلیل سوختگی قسمت برش در هنگام سنگ زنی و تیز کردن غیرعملی است.

فولاد P9 از نظر مقاومت قرمز و خواص برش تقریباً به خوبی فولاد P18 است. نقطه ضعف فولاد P9 کاهش آسیاب پذیری آن است که ناشی از محتوای نسبتاً زیاد وانادیوم و وجود کاربیدهای بسیار سخت در ساختار است. در عین حال فولاد P9 در مقایسه با فولاد P18 دارای توزیع یکنواخت تری از کاربیدها، استحکام و شکل پذیری تا حدودی بیشتر است که تغییر شکل آن را در حالت گرم تسهیل می کند. برای ابزارهای تولید شده با روش های مختلف تغییر شکل پلاستیک مناسب است. به دلیل کاهش قابلیت آسیاب، فولاد P9 در محدوده های محدودی استفاده می شود.

فولاد P12 از نظر خواص برش معادل فولاد P18 است. در مقایسه با فولاد P18، فولاد P12 دارای ناهمگنی کاربید کمتر، افزایش شکل‌پذیری است و برای ابزارهایی که با تغییر شکل پلاستیک ساخته می‌شوند مناسب است. در مقایسه با فولاد P9، فولاد P12 بهتر آسیاب می شود، که با ترکیب موفق تر عناصر آلیاژی توضیح داده می شود.

گریدهای فولادی R18M، R9M با فولادهای R18 و R9 تفاوت دارند زیرا به جای تنگستن حاوی 0.6-1.0٪ مولیبدن هستند (بر این اساس که 1٪ مولیبدن جایگزین 2٪ تنگستن می شود). به کربن زدایی.بنابراین سخت کاری ابزارهای فولادی باید در فضای محافظ انجام شود.اما از نظر خصوصیات اساسی فولادهای R18M و R9M تفاوتی با فولادهای R18 و R9 ندارند و زمینه کاربرد یکسانی دارند.

فولادهای تنگستن-مولیبدن مانند R6MZ، R6M5 فولادهای جدیدی هستند که هم استحکام و هم دوام ابزار را به میزان قابل توجهی افزایش می دهند. مولیبدن باعث ناهمگونی کاربید کمتری نسبت به تنگستن می شود. بنابراین، جایگزینی تنگستن 6 ... 10 درصد با مقدار مناسب مولیبدن، ناهمگنی کاربید فولادهای پرسرعت را تقریباً 2 امتیاز کاهش می دهد و بر این اساس، شکل پذیری را افزایش می دهد. عیب فولادهای مولیبدنی این است که حساسیت آنها به کربن زدایی افزایش یافته است.

فولادهای تنگستن-مولیبدن برای استفاده در صنعت همراه با فولادهای تنگستن برای ساخت ابزارهایی که در شرایط سخت کار می کنند، زمانی که افزایش مقاومت به سایش، کاهش ناهمگنی کاربید و استحکام بالا مورد نیاز است، توصیه می شود.

توصیه می شود فولاد R18، به ویژه در مقاطع بزرگ (قطر بیش از 50 میلی متر)، با ناهمگنی کاربید زیاد، با فولاد R6MZ، R12 جایگزین شود. فولاد P12 برای برش و دریل مخصوصاً در مقاطع با قطر کمتر از 60 -70 میلی متر مناسب است. توصیه می شود از فولاد R6MZ برای ابزارهایی که با تغییر شکل پلاستیک ساخته می شوند، برای ابزارهایی که با بارهای دینامیکی کار می کنند و برای ابزارهایی با مقاطع بزرگ با زوایای تیز کردن کوچک در قسمت برش استفاده کنید.

در میان فولادهای پرسرعت با بهره وری معمولی، فولاد R6M5 جایگاه غالب را به خود اختصاص داد. برای ساخت انواع ابزارهای برش استفاده می شود. ابزارهای ساخته شده از فولاد P6M5 دوام برابر یا تا 20 درصد بیشتر از دوام ابزارهای ساخته شده از فولاد P18 دارند.

فولادهای پرسرعت با کارایی بالا عمدتاً در پردازش آلیاژهای مقاوم در برابر حرارت، فولادهای مقاوم و ضد زنگ، سایر مواد سخت برش و فولادهای ساختاری با شرایط برش بالا استفاده می شوند. در حال حاضر از فولادهای پرسرعت کبالت و وانادیوم استفاده می شود.

در مقایسه با فولادهای با عملکرد معمولی، فولادهای پر وانادیوم با کارایی بالا عموماً مقاومت سایشی بالاتری دارند و فولادهای حاوی کبالت دارای سختی قرمز و هدایت حرارتی بالاتری هستند. در عین حال، فولادهای پرسرعت با کارایی بالا حاوی کبالت، حساسیت بیشتری نسبت به کربن زدایی دارند. فولادهای پرسرعت با کارایی بالا بدتر از فولاد P18 آسیاب می شوند و نیاز به رعایت دقیق تری از دمای گرمایش در طول عملیات حرارتی دارند. بدتر شدن قابلیت سنگ زنی در افزایش سایش چرخ های ساینده و افزایش ضخامت لایه سطحی فولاد، که در شرایط سنگ زنی بیش از حد سخت آسیب می بیند، بیان می شود.

به دلیل معایب تکنولوژیکی، فولادهای پرسرعت با افزایش بهره وری، فولادهای همه منظوره نیستند. آنها دامنه کاربرد نسبتاً باریکی دارند و برای ابزارهایی که در معرض سنگ زنی جزئی هستند مناسب تر هستند.

گرید اصلی فولاد پرسرعت با افزایش بهره وری فولاد R6M5K5 است. برای ساخت ابزارهای مختلف در نظر گرفته شده برای پردازش فولادهای ساختاری در شرایط برش بالا و همچنین فولادهای ضد زنگ و آلیاژهای مقاوم در برابر حرارت استفاده می شود.

یک روش امیدوارکننده برای تولید فولادهای پرسرعت، روش متالورژی پودر است. ویژگی متمایز اصلی فولادهای پودری توزیع یکنواخت کاربیدها در سطح مقطع است که از اولین نقطه مقیاس ناهمگنی کاربید GOST 19265-73 تجاوز نمی کند. همانطور که آزمایشات نشان می دهد، در شرایط خاص، دوام ابزارهای برش ساخته شده از فولادهای پودری 1.2...2.0 برابر بیشتر از دوام ابزارهای ساخته شده از فولادهای معمولی است. فولادهای پودری به طور منطقی برای پردازش مواد آلیاژی پیچیده و مواد با سختی افزایش یافته (HRC e ≥32) و همچنین برای ساخت ابزارهایی با اندازه بزرگ با قطر بیش از 80 میلی متر استفاده می شود.

کار برای ایجاد و شفاف سازی منطقه استفاده مناسب از آلیاژهای پراکندگی سخت شونده با سرعت بالا از نوع R18M7K25، R18MZK25، R10M5K25، که آلیاژهای تنگستن آهن و کبالت هستند، در حال انجام است. بسته به نام تجاری، آنها حاوی: W–10...19%، Co–20...26%، Mo–3...7%، V–0.45...0.55%، Ti–0، 15 هستند. 0.3٪، C - تا 0.06٪، منگنز - بیش از 0.23٪، Si - بیش از 0.28٪، بقیه آهن است. برخلاف فولادهای پرسرعت، آلیاژهای مورد بررسی به دلیل آزاد شدن ترکیبات بین فلزی در حین تمپر تقویت می شوند و دارای سختی قرمز (700-720 درجه سانتی گراد) و سختی (68-69 HRC E) هستند. مقاومت حرارتی بالای آن‌ها با استحکام رضایت‌بخش ترکیب می‌شود که خاصیت برشی افزایش یافته این آلیاژها را تعیین می‌کند. این آلیاژها گران هستند و استفاده از آنها فقط در هنگام برش موادی که برش سخت است توصیه می شود.

آلیاژهای کاربید

در حال حاضر آلیاژهای کاربید به طور گسترده ای برای تولید ابزارهای برش استفاده می شود. آنها از کاربیدهای تنگستن، تیتانیوم و تانتالیوم تشکیل شده اند که با مقدار کمی کبالت سیمان شده اند. کاربیدهای تنگستن، تیتانیوم و تانتالیم سختی و مقاومت بالایی در برابر سایش دارند. ابزارهای مجهز به آلیاژ کاربید به خوبی در برابر سایش ناشی از براده ها و مواد قطعه کار مقاومت می کنند و در دماهای حرارتی تا 750-1100 درجه سانتیگراد خاصیت برشی خود را از دست نمی دهند.

مشخص شده است که یک ابزار کاربید حاوی یک کیلوگرم تنگستن می تواند 5 برابر بیشتر از یک ابزار فولادی با سرعت بالا با محتوای تنگستن یکسان، مواد را پردازش کند.

نقطه ضعف آلیاژهای سخت در مقایسه با فولادهای پرسرعت افزایش شکنندگی آنها است که با کاهش میزان کبالت در آلیاژ افزایش می یابد. سرعت برش با ابزارهای مجهز به آلیاژهای کاربید 3-4 برابر بیشتر از سرعت برش با ابزارهای ساخته شده از فولاد پرسرعت است. ابزار کاربید برای ماشینکاری فولادهای سخت شده و مواد غیر فلزی مانند شیشه، چینی و غیره مناسب است.

تولید آلیاژهای سخت فلز سرامیک در زمینه متالورژی پودر می باشد. پودرهای کاربید با پودر کبالت مخلوط می شوند. محصولات به شکل مورد نیاز از این مخلوط فشرده شده و سپس در دمای نزدیک به نقطه ذوب کبالت تف جوشی می شوند. به این ترتیب صفحات آلیاژی سخت در اندازه ها و اشکال مختلف تولید می شود که برای تجهیز کاترها، فرزها، مته ها، کانترسینک ها، ریمرها و ... استفاده می شود.

صفحات کاربید با لحیم کاری یا مکانیکی با استفاده از پیچ و گیره به نگهدارنده یا بدنه متصل می شوند. در کنار این، ابزار کاربید یکپارچه با اندازه کوچک متشکل از آلیاژهای سخت در صنعت مهندسی مکانیک استفاده می شود. آنها از قطعات پلاستیکی ساخته شده اند. پارافین تا 7-9٪ به عنوان یک نرم کننده به پودر آلیاژ سخت اضافه می شود. آلیاژهای پلاستیکی شده به شکل قطعاتی فشرده می شوند که شکل ساده ای دارند و به راحتی با ابزارهای برش معمولی قابل پردازش هستند. پس از ماشین کاری، قطعات کار زینتر شده و سپس آسیاب و تیز می شوند.

قطعات ابزار یکپارچه از یک آلیاژ پلاستیکی شده را می توان با پرس قالب بدست آورد. در این حالت، بریکت های کاربید فشرده در یک ظرف مخصوص با دهانه پروفیل کاربید قرار می گیرند. هنگامی که از طریق سوراخ در دهانه فشار داده می شود، محصول شکل لازم را به خود می گیرد و زینتر می شود. از این فناوری برای تولید مته های کوچک، کانتر سینک، ریمر و ... استفاده می شود.

ابزار کاربید یکپارچه را نیز می‌توان از صفحات استوانه‌ای کاربید متخلخل ساخته شده و سپس پروفیل را با چرخ‌های الماسی آسیاب کرد.

بسته به ترکیب شیمیایی، آلیاژهای سخت فلز-سرامیک مورد استفاده برای تولید ابزارهای برش به سه گروه اصلی تقسیم می شوند.

آلیاژهای گروه اول بر اساس کاربیدهای تنگستن و کبالت ساخته می شوند. آنها تنگستن کبالت نامیده می شوند. اینها آلیاژهای گروه VK هستند.

گروه دوم شامل آلیاژهای تولید شده بر اساس کاربیدهای تنگستن و تیتانیوم و فلز بایندر کبالت است. این آلیاژهای دو کاربید تیتانیوم - تنگستن - کبالت از گروه TK هستند.

گروه سوم آلیاژها شامل کاربیدهای تنگستن، تیتانیوم، تانتالم و کبالت است. این آلیاژهای تری کاربید تیتانیوم - تانتالم - تنگستن - کبالت از گروه TTK هستند.

آلیاژهای تک کاربید گروه VK شامل آلیاژهای: VKZ، VK4، VK6، VK8، VK10، VK15 است. این آلیاژها از دانه های کاربید تنگستن سیمان شده با کبالت تشکیل شده اند. در گرید آلیاژها عدد نشان دهنده درصد کبالت است. به عنوان مثال، آلیاژ VK8 حاوی 92٪ کاربید تنگستن و 8٪ کبالت است.

آلیاژهای مورد بحث برای فرآوری چدن، فلزات غیرآهنی و مواد غیرفلزی مورد استفاده قرار می گیرند. هنگام انتخاب نام تجاری آلیاژ سخت، محتوای کبالت در نظر گرفته می شود که قدرت آن را تعیین می کند. از آلیاژهای گروه VK، آلیاژهای VK15، VK10، VK8 چسبناک ترین و بادوام ترین هستند، به خوبی در برابر ضربه و لرزش مقاومت می کنند و آلیاژهای VK2، VKZ دارای بالاترین مقاومت در برابر سایش و سختی با ویسکوزیته کم و مقاومت ضعیف در برابر ضربه و لرزش هستند. . آلیاژ VK8 برای خشن کردن با بخش برش ناهموار و برش متناوب استفاده می شود و آلیاژ VK2 برای تکمیل پردازش با برش مداوم با بخش برش یکنواخت استفاده می شود. برای کارهای نیمه تمام و زبر با سطح مقطع نسبتاً یکنواخت لایه برش، از آلیاژهای VK4، VK6 استفاده می شود. آلیاژهای VK10 و VK15 در برش فولادهای خاصی که ماشین کاری آنها دشوار است استفاده می شود.

خواص برش و کیفیت ابزار کاربید نه تنها با ترکیب شیمیایی آلیاژ، بلکه با ساختار آن، به عنوان مثال، اندازه دانه تعیین می شود. با افزایش اندازه دانه کاربید تنگستن، استحکام آلیاژ افزایش می یابد و مقاومت به سایش کاهش می یابد و بالعکس.

بسته به اندازه دانه فاز کاربید، آلیاژها را می توان ریزدانه کرد که در آن حداقل 50 درصد دانه های فازهای کاربید دارای اندازه 1 میکرون، دانه متوسط ​​- با دانه بندی 1 هستند. -2 میکرون و دانه درشت که اندازه دانه آن بین 2 تا 5 میکرون است.

برای نشان دادن ساختار ریزدانه، حرف M در انتهای گرید آلیاژی و برای ساختار درشت دانه حرف K قرار می گیرد. حروف OM نشان دهنده ساختار دانه ریز آلیاژ است. حرف B بعد از عدد نشان می دهد که محصولات آلیاژی سخت در اتمسفر هیدروژنی پخته می شوند. محصولات کاربید با ترکیب شیمیایی یکسان می توانند ساختارهای متفاوتی داشته باشند.

به خصوص آلیاژهای ریزدانه VK6OM، V10OM، VK150M به دست آمد. آلیاژ VK6OM نتایج خوبی در ماشینکاری ظریف فولادهای مقاوم در برابر حرارت و ضد زنگ، چدن های با سختی بالا و آلیاژهای آلومینیوم می دهد. آلیاژ VK10OM برای کاربردهای کرم و نیمه ظریف در نظر گرفته شده است ، و آلیاژ VK15OM برای موارد دشوار پردازش فولادهای ضد زنگ و همچنین تنگستن ، مولیبدن ، تیتانیوم و آلیاژهای نیکل در نظر گرفته شده است.

از آلیاژهای ریز دانه مانند آلیاژ VK6M برای اتمام پردازش بخش های برش نازک از فولاد ، چدن ، پلاستیک و سایر قسمت ها استفاده می شود. ابزارهای یک تکه از قطعات پلاستیکی شده از آلیاژهای ریزدانه VK6M، VK10M، VK15M تولید می شوند. آلیاژهای درشت دانه VK4V ، VK8V ، قوی تر از آلیاژهای معمولی ، در برش با تأثیراتی برای خشن شدن فولادهای مقاوم در برابر گرما و ضد زنگ با بخش های برش بزرگ استفاده می شود.

هنگام پردازش فولادها با ابزارهای مجهز به آلیاژهای تنگستن کبالت ، به خصوص در افزایش سرعت برش ، تشکیل سریع دهانه در سطح جلو رخ می دهد و منجر به تراش لبه برش و سایش نسبتاً سریع ابزار می شود. برای پردازش قطعات فولادی، از آلیاژهای سخت مقاوم در برابر سایش بیشتر از گروه TK استفاده می شود.

آلیاژهای گروه TK (TZOK4 ، T15K6 ، T14K8 ، T5K10 ، T5K12) از دانه های محلول جامد کاربید تنگستن در کاربید تیتانیوم و دانه های کاربید تنگستن اضافی که با کبالت سیمان شده اند ، تشکیل شده است. در درجه آلیاژ ، تعداد پس از حرف K ، درصد کبالت را نشان می دهد ، و پس از نامه t - درصد کاربیدهای تیتانیوم. حرف B در انتهای علامت نشان می دهد که آلیاژ دارای ساختار درشت دانه است.

آلیاژهای گروه TTK شامل دانه های محلول جامد کاربید تیتانیوم ، کاربید تانتالوم ، کاربید تنگستن و دانه های کاربید تنگستن اضافی با کبالت است. آلیاژهای گروه TTK شامل TT7K12، TT8K6، TT10K8B، TT20K9 است. آلیاژ TT7K12 حاوی 12 درصد کبالت، 3 درصد کاربید تانتالم، 4 درصد کاربید تیتانیوم و 81 درصد کاربید تنگستن است. ورود کاربیدهای تانتالیوم به آلیاژ به طور قابل توجهی استحکام آن را افزایش می دهد، اما سختی قرمز را کاهش می دهد. آلیاژ TT7K12 برای شرایط سخت هنگام چرخش در امتداد پوسته و کار با تأثیرات و همچنین برای پردازش فولادهای خاص آلیاژ توصیه می شود.

از آلیاژ TT8K6 برای اتمام و نیمه نهایی چدن استفاده می شود ، برای پردازش مداوم با بخش های برش کوچک از فولاد ریخته گری ، فولادهای ضد زنگ با استحکام بالا ، آلیاژهای فلزی غیر آهنی و برخی از درجه های آلیاژ تیتانیوم.

همه گریدهای آلیاژهای سخت بر اساس طبقه بندی بین المللی (ISO) به گروه های K، M و R تقسیم می شوند. آلیاژهای گروه K برای پردازش چدن و ​​فلزات غیر آهنی که براده تولید می کنند در نظر گرفته شده اند. آلیاژهای گروه M برای مواد برش سخت و آلیاژهای گروه P برای فرآوری فولادها هستند.

به منظور صرفه جویی در تنگستن کمیاب، آلیاژهای سخت فلز-سرامیک بدون تنگستن بر اساس کاربیدها و همچنین کاربیدونیتریدهای فلزات واسطه، عمدتاً تیتانیوم، وانادیم، نیوبیم و تانتالم ساخته می شوند. این آلیاژها با استفاده از چسب نیکل-مولیبدن ساخته می شوند. آلیاژهای سخت مبتنی بر کاربید به دست آمده تقریباً از نظر خصوصیات با آلیاژهای استاندارد گروه TK برابر هستند. در حال حاضر، این صنعت بر آلیاژهای بدون تنگستن TN-20، TM-3، KNT-16 و غیره تسلط دارد. به عنوان یک قاعده، دارای استحکام کمتر، تمایل به تخریب در دماهای بالا هستند. مطالعه خواص فیزیکی، مکانیکی و عملیاتی آلیاژهای سخت عاری از تنگستن نشان داده است که آنها می توانند با موفقیت برای تکمیل و نیمه تکمیل فولادهای ساختاری و آلیاژهای غیر آهنی استفاده شوند، اما در هنگام پردازش تیتانیوم به طور قابل توجهی از آلیاژهای گروه VK پایین تر هستند. و فولادهای ضد زنگ

یکی از راه‌های بهبود ویژگی‌های عملکرد آلیاژهای سخت، اعمال پوشش‌های نازک مقاوم در برابر سایش مبتنی بر نیترید تیتانیوم، کاربید تیتانیوم، نیترید مولیبدن و اکسید آلومینیوم بر روی قسمت برش ابزار است. ضخامت لایه پوشش اعمال شده از 0.005 تا 0.2 میلی متر است. آزمایشات نشان می دهد که پوشش های نازک مقاوم در برابر سایش منجر به افزایش قابل توجهی در طول عمر ابزار می شوند.

مواد معدنی سرامیک

مواد معدنی-سرامیک از دهه 50 برای ساخت ابزارهای برش استفاده شده است. در اتحاد جماهیر شوروی، یک ماده سرامیکی معدنی با نام تجاری TsM-332 ایجاد شد که عمدتاً از اکسید آلومینیوم A1 2 O 3 با مقدار کمی (0.5-1.0٪) اکسید منیزیم MgO تشکیل شده است. اکسید منیزیم از رشد کریستال در حین تف جوشی جلوگیری می کند و یک اتصال دهنده خوب است.

مواد معدنی-سرامیک به شکل صفحات تولید می شوند و به صورت مکانیکی، با چسب یا لحیم کاری به بدنه ابزار متصل می شوند.

سرامیک معدنی TsM-332 دارای سختی بالایی است، مقاومت قرمز آن به 1200 درجه سانتیگراد می رسد. با این حال، با مقاومت خمشی کم (350-400 MN/m2) و شکنندگی بالا مشخص می شود که منجر به بریدگی مکرر و شکستگی صفحات در حین کار می شود.

یکی از معایب قابل توجه سرامیک های معدنی مقاومت بسیار کم آن در برابر تغییرات دمایی چرخه ای است. در نتیجه حتی با تعداد کمی شکست در کار، ریزترک هایی روی سطوح تماس ابزار ظاهر می شود که حتی با نیروهای برش کم منجر به تخریب آن می شود. این شرایط استفاده عملی از ابزار معدنی-سرامیکی را محدود می کند.

سرامیک های معدنی را می توان با موفقیت برای تکمیل تراشکاری چدن، فولادها، مواد غیر فلزی و فلزات غیرآهنی با سرعت بالا و تعداد محدودی وقفه در کار استفاده کرد.

سرامیک های معدنی گرید VSh به طور موثر برای تکمیل تراشکاری فولادهای کربنی و کم آلیاژی و همچنین چدن هایی با سختی HB≤260 استفاده می شود. در طول چرخش متناوب، سرامیک های گرید VSh نتایج رضایت بخشی ندارند. در این مورد، توصیه می شود از سرامیک های مارک VZ استفاده کنید.

سرامیک های معدنی گریدهای VOK-60، VOK-63 برای آسیاب فولاد سخت شده و چدن با استحکام بالا استفاده می شود.

یک ماده ابزار جدید که بر اساس نیترید سیلیکون ایجاد شده است ، سیلینیت-R است. از آن برای چرخش خوب آلیاژهای فولادی ، چدن و ​​آلومینیوم استفاده می شود.

مواد ساینده

فرآیندهای سنگ زنی ، که در آن از ابزارهای مختلف ساینده استفاده می شود ، در تولید مدرن قطعات دستگاه ، مکان بزرگی را اشغال می کنند. عناصر برش این ابزارها دانه های سخت و مقاوم در برابر گرما از مواد ساینده با لبه های تیز است.

مواد ساینده به طبیعی و مصنوعی تقسیم می شوند. مواد ساینده طبیعی شامل مواد معدنی مانند کوارتز، سنباده، کوراندوم و غیره است. مواد ساینده طبیعی با ناهمگونی زیاد و وجود ناخالصی های خارجی مشخص می شوند. بنابراین ، از نظر کیفیت خواص ساینده ، آنها نیازهای رو به رشد صنعت را برآورده نمی کنند.

در حال حاضر ، پردازش با مواد ساینده مصنوعی مکان پیشرو در مهندسی مکانیک را اشغال می کند.

رایج ترین مواد ساینده مصنوعی الکتروکروندوم ، سیلیکون و کاربیدهای بور هستند.

مواد ساینده مصنوعی همچنین شامل پودرهای پولیش و به پایان رساندن - کروم و اکسیدهای آهن است.

گروه خاصی از مواد ساینده مصنوعی از الماس مصنوعی و نیترید بور مکعبی تشکیل شده است.

الکتروکوروندوم از ذوب الکتریکی مواد غنی از اکسید آلومینیوم، به عنوان مثال، از بوکسیت یا آلومینا مخلوط با یک عامل احیا کننده (آنتراسیت یا کک) تولید می شود.

الکتروکوروندوم در انواع زیر موجود است: معمولی، سفید، کرومی، تیتانیوم، زیرکونیومی، مونوکوروندم و کروی. الکتروکوروندوم معمولی حاوی 92-95٪ اکسید آلومینیوم است و به چندین درجه تقسیم می شود: 12A، 13A، 14A، 15A، 16A. دانه های الکتروکوروندوم معمولی همراه با سختی و استحکام مکانیکی بالا، ویسکوزیته قابل توجهی دارند که هنگام انجام کار با بارهای متغیر در فشارهای بالا ضروری است. بنابراین، الکتروکوروندوم معمولی برای پردازش مواد مختلف با استحکام افزایش یافته استفاده می شود: فولادهای کربنی و آلیاژی، چدن چکش خوار و با استحکام بالا، آلیاژهای نیکل و آلومینیوم.

گریدهای الکتروکوروندوم سفید 22A، 23A، 24A، 25A با محتوای بالای اکسید آلومینیوم (98-99٪) مشخص می شوند. در مقایسه با الکتروکوروندوم معمولی، سخت تر است، توانایی سایندگی و شکنندگی را افزایش می دهد. از الکتروکوروندوم سفید می توان برای پردازش همان موادی که الکتروکوروندوم معمولی است استفاده کرد. با این حال، به دلیل هزینه بالاتر، در کارهای حیاتی تر برای عملیات سنگ زنی نهایی و پروفیل، رزوه زنی و ابزارهای برش تیزکننده استفاده می شود.

کروم الکتروکوروندوم گریدهای 32A، ZZA، 34A، همراه با اکسید آلومینیوم A1 2 O 3، حاوی حداکثر 2 درصد اکسید کروم Cr 2 O 3 است. افزودن اکسید کروم ریزساختار و ساختار آن را تغییر می دهد. از نظر استحکام، الکتروکوروندوم کروم نزدیک به الکتروکوروندوم معمولی است و از نظر خواص برش به الکتروکوروندوم سفید نزدیک است. توصیه می شود از الکتروکوروندوم کروم برای آسیاب استوانه ای محصولات ساخته شده از فولادهای ساختاری و کربنی در شرایط فشرده استفاده شود، جایی که افزایش بهره وری 20 تا 30 درصدی را در مقایسه با الکتروکوروند سفید ایجاد می کند.

تیتانیوم الکتروکوروندوم گرید 37A به همراه اکسید آلومینیوم حاوی اکسید تیتانیوم TiO 2 است. از نظر ثبات بیشتر خواص و افزایش ویسکوزیته با الکتروکوروندوم معمولی متفاوت است. این اجازه می دهد تا در شرایط بارهای سنگین و ناهموار از آن استفاده شود. الکتروکوروندوم تیتانیوم در عملیات سنگ زنی اولیه با افزایش حذف فلز استفاده می شود.

Electrocorundum زیرکونیوم گرید ZZA به همراه اکسید آلومینیوم حاوی اکسید زیرکونیوم است. از استحکام بالایی برخوردار است و عمدتاً برای کارهای زبر با فشارهای برش خاص بالا استفاده می شود.

گریدهای تک کراندوم 43A، 44A، 45A به شکل دانه هایی به دست می آیند که دارای استحکام بیشتر، لبه های تیز و نوک با خاصیت خود تیز شوندگی بیشتر در مقایسه با الکتروکوروندوم هستند. این باعث افزایش خواص برش آن می شود. Monocorundum برای سنگ زنی فولادها و آلیاژهای سخت برش، برای سنگ زنی دقیق پروفیل های پیچیده و برای سنگ زنی خشک ابزارهای برش ترجیح داده می شود.

Spherocorundum حاوی بیش از 99٪ Al 2 0 3 است و به صورت کره های توخالی به دست می آید. در طول فرآیند سنگ زنی، کره ها برای تشکیل لبه های تیز از بین می روند. توصیه می شود هنگام پردازش موادی مانند لاستیک، پلاستیک و فلزات غیرآهنی از کروندوم استفاده شود.

کاربید سیلیکون از واکنش سیلیس و کربن در کوره های الکتریکی و سپس خرد کردن آن به دانه تولید می شود. از کاربید سیلیکون و مقدار کمی ناخالصی تشکیل شده است. کاربید سیلیکون دارای سختی عالی، برتر از سختی الکتروکوروندوم، استحکام مکانیکی بالا و توانایی برش است.

گریدهای کاربید سیلیکون سیاه 53C، 54C، 55C برای پردازش مواد سخت، شکننده و بسیار چسبناک استفاده می شود. آلیاژهای سخت، چدن، شیشه، فلزات غیر آهنی، پلاستیک. گریدهای کاربید سیلیکون سبز 63C، 64C برای تیز کردن ابزار کاربید و سنگ زنی سرامیک استفاده می شود.

کاربید بور B 4 C دارای سختی بالا، مقاومت در برابر سایش بالا و توانایی سایندگی است. در عین حال، کاربید بور بسیار شکننده است، که استفاده از آن را در صنعت به شکل پودر و خمیر برای تکمیل ابزارهای برش کاربید تعیین می کند.

مواد ساینده با خواص اساسی مانند شکل دانه های ساینده، اندازه دانه، سختی، استحکام مکانیکی و توانایی سایندگی دانه ها مشخص می شوند.

سختی مواد ساینده با مقاومت دانه ها در برابر آسیاب سطحی و تأثیر موضعی نیروهای اعمال شده مشخص می شود. باید بیشتر از سختی ماده پردازش شود. سختی مواد ساینده با خراش دادن نوک یک بدنه روی سطح بدن دیگر یا با فشار دادن یک هرم الماس تحت بار کم به دانه ساینده تعیین می شود.

استحکام مکانیکی با له شدن دانه ها تحت تأثیر نیروهای خارجی مشخص می شود.

استحکام با خرد کردن نمونه ای از دانه های ساینده در قالب فولادی تحت فشار با استفاده از بار استاتیکی مشخص ارزیابی می شود.

در شرایط ناهمواری با حذف فلزات بزرگ، ساینده های قوی مورد نیاز است و در سنگ زنی و پردازش مواد سخت برش، ساینده هایی با شکنندگی و قابلیت خود تراش بیشتر ترجیح داده می شوند.

الماس و دیگران مواد فوق سخت

الماس به عنوان یک ماده ابزار در سال های اخیر به طور گسترده ای در مهندسی مکانیک استفاده شده است.

در حال حاضر، تعداد زیادی ابزار مختلف با استفاده از الماس تولید می‌شود: چرخ‌های سنگ‌زنی، ابزارهایی برای پانسمان چرخ‌های سنگ‌زنی ساخته شده از الکتروکوندوم و کاربید سیلیکون، خمیرها و پودرهایی برای عملیات تکمیل و لایه‌بندی. کریستال های الماس با اندازه قابل توجه برای ساخت الماس برش، فرز، مته و سایر ابزارهای برش استفاده می شود. دامنه کاربرد ابزارهای الماسی هر سال بیشتر و بیشتر می شود.

الماس یکی از تغییرات کربن با ساختار کریستالی است. الماس سخت ترین ماده معدنی شناخته شده در طبیعت است. سختی بالای الماس با منحصر به فرد بودن ساختار کریستالی آن، استحکام پیوندهای اتم های کربن در شبکه کریستالی که در فواصل مساوی و بسیار کم از یکدیگر قرار دارند توضیح داده می شود.

ضریب هدایت حرارتی الماس دو یا چند برابر بیشتر از آلیاژ VK8 است، بنابراین گرما نسبتاً سریع از ناحیه برش حذف می شود.

افزایش تقاضا برای ابزارهای الماسی را نمی توان به طور کامل توسط الماس های طبیعی برآورده کرد. در حال حاضر، تولید صنعتی الماس مصنوعی از گرافیت در فشارهای بالا و دمای بالا مسلط شده است.

الماس مصنوعی می تواند از درجه های مختلفی باشد که از نظر قدرت ، شکنندگی ، سطح خاص و شکل دانه متفاوت است. به منظور افزایش استحکام، کاهش شکنندگی و سطح ویژه، گریدهای پودرهای سنگ زنی الماس مصنوعی به صورت زیر مرتب می شوند: AC2، AC4، AC6، AC15، AC32.

ریزگردها از الماس های طبیعی درجه بندی می شوند و AN هستند و آنهایی که از الماس مصنوعی هستند ASM و ASN درجه بندی می شوند.

ریزپودرهای گریدهای AM و ASM با قابلیت سایندگی معمولی برای ساخت ابزارهای ساینده مورد استفاده برای پردازش آلیاژهای سخت و سایر مواد سخت و شکننده و همچنین قطعات ساخته شده از فولاد، چدن و ​​فلزات غیرآهنی در هنگام تولید در نظر گرفته شده اند. برای به دست آوردن تمیزی سطح بالا ضروری است.

ریز پودرهای گریدهای AN و ASN که توانایی سایندگی را افزایش داده اند، برای پردازش مواد فوق سخت، شکننده و سخت برای پردازش توصیه می شوند.

به منظور افزایش کارایی ابزارهای ساینده الماس، از دانه های الماس پوشش داده شده با یک لایه نازک فلزی استفاده می شود. فلزات با خواص چسبندگی و مویرگی خوب در رابطه با الماس به عنوان پوشش استفاده می شوند - مس، نیکل، نقره، تیتانیوم و آلیاژهای آنها.

البور دارای سختی نزدیک به الماس، استحکام یکسان و مقاومت در برابر حرارت بیشتر است و در دمای 1500-1600 درجه سانتی گراد، خاصیت برش را از دست نمی دهد.

پودرهای ساینده CBN در دو گرید LO و LP موجود هستند. دانه های LO سطح توسعه یافته تر و استحکام کمتری نسبت به دانه های LP دارند. مانند دانه های الماس مصنوعی، پودرهای ساینده CBN دارای سه گروه سنگ زنی هستند: دانه های آسیاب (L25-L16)، پودرهای آسیاب (L12-L4) و پودرهای ریز (LM40-LM1).

انواع جدید مواد ابزاری شامل پلی کریستال های فوق سخت مبتنی بر الماس و نیترید بور مکعبی است. قطر قطعه کار ساخته شده از پلی کریستال های فوق سخت در محدوده 4-8 میلی متر و ارتفاع 3-4 میلی متر است. چنین ابعادی از قطعات کار و همچنین ترکیبی از خواص فیزیکی و مکانیکی، امکان استفاده موفقیت آمیز از مواد مورد نظر را به عنوان ماده ای برای ساخت قسمت برش ابزارهایی مانند برش، آسیاب انتهایی و غیره فراهم می کند.

پلی کریستال های مبتنی بر الماس فوق سخت به ویژه هنگام برش موادی مانند فایبرگلاس، فلزات غیرآهنی و آلیاژهای آنها و آلیاژهای تیتانیوم موثر هستند.

گسترش قابل توجه کامپوزیت های مورد بررسی با تعدادی از خواص منحصر به فرد ذاتی آنها توضیح داده می شود - سختی نزدیک به سختی الماس، رسانایی حرارتی بالا و بی اثری شیمیایی نسبت به آهن. با این حال، شکنندگی آنها افزایش یافته است که استفاده از آنها را تحت بارهای ضربه ای غیرممکن می کند. ابزارهای ساخته شده از کامپوزیت های 09 و 10 در برابر ضربه مقاوم تر هستند و هنگام ماشینکاری فولادهای سخت شده و چدن ها در شرایط سنگین و بارهای ضربه ای موثر هستند. استفاده از مواد مصنوعی فوق سخت تأثیر قابل توجهی بر فناوری مهندسی مکانیک دارد و در بسیاری از موارد چشم انداز جایگزینی آسیاب با تراشکاری و آسیاب را باز می کند.

یک نوع امیدوارکننده از مواد ابزار، صفحات دو لایه با اشکال گرد، مربع، مثلث یا شش ضلعی است. لایه بالایی صفحات از الماس پلی کریستالی تشکیل شده است و لایه زیرین از آلیاژ سخت یا بستر فلزی ساخته شده است. بنابراین می توان از اینسرت ها برای ابزارهایی با بست مکانیکی در نگهدارنده استفاده کرد.

آلیاژ silinit-R مبتنی بر نیترید سیلیکون با افزودن اکسید آلومینیوم و تیتانیوم یک موقعیت متوسط ​​بین آلیاژهای سخت مبتنی بر کاربید و مواد فوق سخت مبتنی بر الماس و نیترید بور را اشغال می کند. تحقیقات نشان داده است که می توان از آن برای تراشکاری ریز فولادها، چدن، آلومینیوم و آلیاژهای تیتانیوم استفاده کرد. مزیت این آلیاژ این است که نیترید سیلیکون هرگز کمیاب نمی شود.

فولاد برای ساخت کیس های ابزار

برای ابزارهای مونتاژ شده، بدنه و عناصر چفت و بست از گریدهای فولادی سازه ای ساخته شده است: 45، 50، 60، 40Х، 45Х، У7، У8، 9ХС، و غیره. کانتر سینک ها، ریمرها، شیرآلات، بدنه های برش پیش ساخته، میله های خسته کننده ساخته می شوند. فولاد 40X برای ساخت بدنه ابزاری که در شرایط سخت کار می کنند استفاده می شود. پس از خاموش کردن در روغن و تمپر کردن، اطمینان حاصل می کند که شیارهایی که چاقوها در آن قرار می گیرند، دقیق باقی می مانند.

در موردی که قسمتهای جداگانه بدنه ابزار در معرض سایش قرار دارند ، انتخاب درجه فولاد با ملاحظات به دست آوردن سختی زیاد در نقاط اصطکاک تعیین می شود. چنین ابزارهایی شامل ، به عنوان مثال ، مته های کاربید و پیشخوان ها هستند که نوارهای راهنمای آنها در حین کار با سطح سوراخ ماشینکاری شده در تماس هستند و به سرعت فرسوده می شوند. برای بدنه چنین ابزارهایی از فولاد ابزار کربنی و همچنین از فولاد ابزار آلیاژی 9ХС استفاده می شود. بدنه چرخ های الماسی را می توان از آلیاژهای آلومینیوم و همچنین پودر پرس باکلیت آلومینیوم و سرامیک تهیه کرد.

دامنه منطقی استفاده از یک ماده ابزاری خاص با کلیت خصوصیات عملیاتی و فناوری آن (بسته به نوبت به خصوصیات فیزیکی ، مکانیکی و شیمیایی) و همچنین عوامل اقتصادی تعیین می شود.

مواد ابزار در شرایط سخت کار می کنند - در بارها و دماهای بالا. بنابراین، تمام خواص مواد ابزار را می توان به مکانیکی و حرارتی تقسیم کرد.

مهمترین خواص عملکردی مواد ابزار عبارتند از: سختی، استحکام، مقاومت در برابر سایش، مقاومت در برابر حرارت، هدایت حرارتی.

سختینو سطوح تماس ابزار باید بالاتر از سختی باشد نمتر مواد فرآوری شده این یکی از الزامات اصلی برای مواد ابزار است. اما با افزایش سختی مواد ابزار، مقاومت آن در برابر شکست شکننده معمولا کاهش می یابد. بنابراین، برای هر جفت مواد پردازش شده و ابزار، مقدار بهینه نسبت وجود دارد نو/ نمتر، که در آن میزان سایش مواد ابزار حداقل خواهد بود.

از دیدگاه استحکام - قدرتبرای یک ابزار ، مهم است که مواد ابزار در دمای بالا در منطقه برش با مقاومت خوبی در برابر فشرده سازی و خم شدن ، سختی بالایی را ترکیب کند و همچنین دارای مقادیر بالایی از حد تحمل و قدرت ضربه باشد.

مقاومت در برابر سایشبا نسبت کار صرف شده برای حذف یک جرم معین از مواد به بزرگی این جرم اندازه گیری می شود. سایش ، مشاهده شده در برش به عنوان از دست دادن کل جرم مواد ابزار ، توسط مکانیسم های مختلف ایجاد می شود: خستگی چسب ، ساینده ، ساینده شیمیایی ، انتشار و غیره. مقاومت سایش یک ماده ابزار در هنگام پوشیدن چسب بستگی به ریزتر بودن لایه های سطح و شدت چسبندگی با مواد پردازش شده دارد. در صورت سایش چسب شکننده ، مقاومت سایش از مواد ابزار با حد تحمل و استحکام آن در ارتباط است ؛ در صورت سایش پلاستیکی ، با قدرت و سختی عملکرد ارتباط دارد. به عنوان معیاری از مقاومت به سایش یک ماده ابزار در هنگام سایش ساینده، سختی آن تقریباً گرفته می شود. سایش انتشار یک ابزار برش به دلیل انحلال متقابل اجزای مواد برش و فرآوری شده رخ می دهد ، و به دنبال آن تخریب لایه های سطح مواد برش ، به دلیل فرآیندهای انتشار نرم می شود. یکی از ویژگی های مقاومت در برابر سایش انتشار، درجه بی اثر بودن مواد ابزار نسبت به مواد در حال پردازش است.

سختی سطوح تماس ابزار در حالت سرد، یعنی. اندازه گیری در دمای اتاق به طور کامل توانایی برش آن را مشخص نمی کند. برای توصیف خصوصیات برش مواد ابزار در دماهای بالا ، از مفاهیمی مانند سختی "داغ" ، سختی قرمز و مقاومت در برابر گرما استفاده می شود.

زیر ثبات قرمزبه دمایی اطلاق می شود که باعث کاهش سختی مواد ابزار می شود که کمتر از مقدار مشخص شده نباشد. طبق GOST 19265-73، مقاومت قرمز فولاد پرسرعت با بهره وری معمولی باید برابر با 620 درجه سانتیگراد و فولاد با عملکرد بالا - 640 درجه سانتیگراد باشد. مقاومت قرمز با اندازه‌گیری سختی نمونه‌ها در دمای اتاق پس از حرارت دادن به دمای 620-640 درجه سانتی‌گراد، نگهداری به مدت 4 ساعت و سرد شدن متعاقب آن تعیین می‌شود. سختی HRC 58 به عنوان استاندارد کنترل برای نرم شدن فولاد پس از گرمایش مشخص شده در نظر گرفته شد.

تحت مقاومت حرارتیمواد ابزار توانایی مواد برای حفظ سختی کافی برای فرآیند برش را در هنگام گرم شدن درک می کنند. مقاومت حرارتی با به اصطلاح دمای بحرانی مشخص می شود. دمای بحرانی دمایی است که در طی فرآیند برش ایجاد می‌شود، که در آن مواد ابزار هنوز خاصیت برشی خود را از دست نمی‌دهند و ابزاری که از آن ساخته شده است، قابلیت برش را دارد.

وابستگی عملکرد یک ابزار به شرایط دمایی عملکرد آن نیز با ویژگی های مواد ابزار بیان می شود. مقاومت در برابر شوک حرارتیاین مشخصه حداکثر اختلاف دما را تعیین می کند که در آن ماده یکپارچگی خود را حفظ می کند و احتمال تخریب شکننده ابزار را در نتیجه تنش های حرارتی منعکس می کند. دانش مقاومت در برابر شوک حرارتی به ویژه هنگام استفاده از مواد نسبتاً شکننده ابزار تحت شرایط برش قطع شده مهم است. مقدار تنش حرارتی به هدایت حرارتی، ضریب انبساط خطی، مدول الاستیک، نسبت پواسون و سایر خواص مواد ابزار بستگی دارد.

رسانایی گرمایی- یکی از مهمترین خواص فیزیکی مواد ابزاری. هر چه رسانایی حرارتی کمتر باشد، دمای سطوح تماس ابزار بیشتر می شود و در نتیجه سرعت برش مجاز کمتر می شود.

در میان خواص تکنولوژیکی مواد ابزار، مهمترین آنها آنهاست ماشین کاریدر حالت های گرم ( آهنگری، ریخته گری، مهر زنی، جوشکاری و غیره) و سرد (برش، سنگ زنی). برای مواد ابزاری که تحت عملیات حرارتی قرار می گیرند، شرایط عملیات حرارتی آنها کم اهمیت نیست: محدوده دمای خاموش شدن، میزان آستنیت باقیمانده، توانایی تبدیل آستنیت باقی مانده، تغییر شکل در طی عملیات حرارتی، حساسیت به گرمای بیش از حد و کربن زدایی و غیره. ماشینکاری مواد ابزار با برش به عوامل زیادی بستگی دارد که مهمترین آنها عبارتند از: ترکیب شیمیایی، سختی، خواص مکانیکی (استحکام، چقرمگی، پلاستیسیته)، ریزساختار و اندازه دانه، هدایت حرارتی. ماشین کاری را نه از نظر قابلیت استفاده از سرعت های برش بالا در تولید ابزار، بلکه در رابطه با کیفیت سطوح حاصل باید در نظر گرفت. استفاده از مواد ابزاری که پردازش آنها منجر به نمره گذاری، زبری زیاد، سوختگی و سایر عیوب می شود، برای ساخت ابزارهای برش دشوار است.

قیمتمواد ابزاری به عوامل اقتصادی اشاره دارد. مواد ابزار باید تا حد امکان ارزان باشد. اما این نیاز مشروط است، زیرا یک ماده گران‌تر می‌تواند پردازش ارزان‌تری را فراهم کند. علاوه بر این، رابطه بین هزینه مواد فردی به طور مداوم در حال تغییر است. مهم است که مواد ابزاری کمیاب نباشد.

ایجاد یک ماده ابزار ایده آل که به همان اندازه برای انواع شرایط ماشینکاری مناسب باشد غیرممکن است. بنابراین، صنعت از طیف وسیعی از مواد ابزار استفاده می کند که در گروه های اصلی زیر گروه بندی می شوند: کربن و فولادهای آلیاژی. فولادهای پرسرعت؛ آلیاژهای سخت؛ برش سرامیک؛ مواد فوق سخت؛ ابزار پوشش داده شده

برای ساخت قسمت کاری ابزارهای برش از پنج گروه مواد ابزار استفاده می شود: فولادهای کربن و آلیاژی ابزار، فولادهای پرسرعت، آلیاژهای سخت، سرامیک های معدنی و مواد فوق سخت.

در طول فرآیند برش، ابزارها نیروهای ویژه بالایی را تجربه می کنند، در معرض حرارت و سایش قرار می گیرند، بنابراین، مواد ابزار باید دارای خواص فیزیکی، مکانیکی و فنی خاصی باشند که مهمترین آنها عبارتند از: سختی، استحکام و شکل پذیری، مقاومت در برابر حرارت و هدایت حرارتی. ، مقاومت در برابر گیرش با مواد در حال پردازش، مقاومت در برابر سایش، و همچنین سختی و سختی پذیری (برای فولادهای ابزار)، مقاومت در برابر گرمای بیش از حد و اکسیداسیون، قابلیت جوش یا لحیم کاری، حساسیت به ترک خوردگی در حین لحیم کاری و سنگ زنی.

چنین شاخص های مهم فناوری مانند عملکرد برش، دوام، قابلیت اطمینان ابزار و غیره به ویژگی های مشخص شده این مواد بستگی دارد.

عملا هیچ ماده ای وجود ندارد که به طور همزمان دارای سختی، استحکام، ویژگی های حرارتی و غیره باشد.

به منظور انتخاب مواد ابزار مناسب برای شرایط خاص پردازش یا استفاده صحیح از مواد موجود در غیاب چنین انتخابی، لازم است که تأثیر خواص آن بر فرآیند برش را بدانید.

سختی. فرآیند برش در صورتی امکان پذیر است که سختی ابزار برش به میزان قابل توجهی از سختی ماده پردازش شده بیشتر باشد. هر چه سختی ابزار بیشتر باشد، دوام و سرعت برش آن بیشتر می شود. با افزایش سختی، مقاومت ابزار در برابر سایش مکانیکی افزایش می یابد و تیزی لبه برش برای مدت طولانی تری حفظ می شود.

با این حال، انتخاب مواد ابزار با بالاترین سختی برای همه ابزارها و شرایط پردازش توصیه نمی شود، زیرا با افزایش آن، شکنندگی و تمایل به ترک خوردن در هنگام لحیم کاری و تیز کردن افزایش می یابد و قابلیت آسیاب بدتر می شود. بنابراین، هنگام انتخاب یک ماده ابزار، لازم است نه تنها سختی، بلکه سایر خواص آن را نیز در نظر بگیرید.

استحکام - قدرت. در طول فرآیند برش، نیروهایی بر ابزار وارد می‌شوند که آن را در معرض فشار، خمش، پیچش و سایر انواع تغییر شکل قرار می‌دهند. توانایی یک ابزار برای مقاومت در برابر تغییر شکل یک ویژگی بسیار مهم است و با مقاومت کششی آن مشخص می شود. مفهوم استحکام ابزار معنایی دوگانه دارد: استحکام عناصر برشی که در ناحیه برش قرار دارند و در معرض اثر ریزش براده ها و گرمای ناشی از آن قرار دارند و استحکام عناصر غیر برش ابزار. در حالت اول، استحکام ویژگی های برش ابزار را مانند مقاومت در برابر شکستگی شکننده و پلاستیکی قسمت برش مشخص می کند. در مرحله دوم - استحکام، مقاومت در برابر لرزش و قابلیت اطمینان ابزار به عنوان یک کل.

مقاومت در برابر حرارت. خواص مکانیکی مواد ابزار تحت تأثیر دمای برش تغییر می کند. با افزایش دما از یک مقدار مشخص، سختی و استحکام مواد کاهش می یابد و زمانی که ابزار شروع به نرم شدن سریع، فرسودگی و از دست دادن قابلیت برش خود می کند، به چنین مقادیری می رسد.

دمایی که ماده ابزار توانایی برش خود را حفظ می‌کند، مقاومت حرارتی نامیده می‌شود (در استانداردهای دولتی برای ابزار و فولادهای پرسرعت، از عبارت «مقاومت قرمز» استفاده می‌شود که مشابه عبارت «مقاومت در برابر حرارت» است).

برای فولادهای پرسرعت و کاربید، این دمایی است که در آن سختی به HRA 58...60 کاهش می یابد.

با توجه به اینکه دمای تیغه برش تا حد زیادی به سرعت برش بستگی دارد (با افزایش دومی افزایش می‌یابد)، مواد با مقاومت حرارتی بیشتر، حتی با سختی برابر، می‌توانند در سرعت‌های برش بالاتر کار کرده و مواد سخت‌تری را پردازش کنند.

رسانایی گرمایی- این خاصیت بر دمای تیغه برش در حین پردازش تأثیر می گذارد. هرچه رسانایی حرارتی بالاتر باشد، گرما از ناحیه تماس ابزار با مواد در حال پردازش بهتر حذف می شود و دمای برش کمتر می شود. علاوه بر این، مواد با رسانایی حرارتی بیشتر در هنگام تیز کردن و لحیم کاری کمتر در معرض ترک خوردن هستند.

مقاومت چسب- این مقاومت در برابر تشنج است. مقاومت چسبندگی کم مواد ابزار منجر به افزایش شدت سایش ابزار، به ویژه در دماها و فشارهای بالا در ناحیه برش می شود.

مقاومت در برابر سایش- این خاصیت ماده ابزار برای مقاومت در برابر اثرات مکانیکی، حرارتی و شیمیایی مواد در حال پردازش در طول فرآیند برش است. مهمترین عوامل موثر بر مقاومت در برابر سایش خواصی است که در بالا مورد بحث قرار گرفت - سختی، مقاومت در برابر حرارت، هدایت حرارتی، مقاومت چسب.

هنگام انتخاب یک ماده ابزار، لازم است با در نظر گرفتن ترکیب شیمیایی و استحکام، مواد در حال پردازش، ماهیت عملیات و طراحی ابزار، استحکام و استحکام برای مقاومت بهینه آن تلاش کنید. تجهیزات، امکان استفاده از مایع خنک کننده و غیره

1.2. فولادهای ابزار

با توجه به ترکیب شیمیایی و درجه آلیاژی، فولادهای ابزار به فولادهای ابزار کربنی، فولادهای ابزار آلیاژی و فولادهای برش سریع تقسیم می شوند. خواص فیزیکی و مکانیکی این فولادها در دماهای معمولی کاملاً مشابه است و از نظر مقاومت حرارتی و سختی پذیری در هنگام سخت شدن متفاوت است.

تجزیه مارتنزیت در حین حرارت دادن (در حین برش) فولادهای کربنی سخت شده در دمای 200 درجه سانتیگراد رخ می دهد. در فولادهای آلیاژی و پرسرعت، نرم شدن مارتنزیت با وجود عناصر آلیاژی مهار می شود. در فولادهای ابزار آلیاژی، محتوای جرمی عناصر آلیاژی برای اتصال تمام کربن به کاربیدها کافی نیست، بنابراین مقاومت حرارتی فولادهای این گروه تنها 50 ... 100 درجه سانتیگراد بالاتر از مقاومت حرارتی فولادهای کربنی ابزار است. در فولادهای پرسرعت، آنها تلاش می کنند تا تمام کربن را به کاربیدهای عناصر آلیاژی متصل کنند و در عین حال امکان تشکیل کاربیدهای آهن را از بین ببرند. به همین دلیل، نرم شدن فولادهای پرسرعت در دماهای بالاتر اتفاق می افتد.