20092

Инструментальные материалы. Требования, предъявляемые к ним. Классификация

Доклад

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Материалы для изготовления режущих инструментов. Инструментальные материалы подразделяются на следующие группы: Инструментальные стали; Твердые сплавы; Керамические материалы; Алмазы и синтетические сверхтвердые материалы. В результате термической обработки углеродистые стали приобретают твердость от 61 до 63 HRCэ и могут обрабатывать материалы твердостью до 30 HRCэ.

Русский

2013-07-25

38 KB

88 чел.

Инструментальные материалы. Требования, предъявляемые к ним. Классификация.

Материалы для изготовления режущих инструментов.

Одним из главных условий высокопроизводительной работы режущего инструмента является правильный выбор материала для его изготовления. Режущее лезвие инструмента в процессе работы находится под действием больших давлений, трения и высоких температур, что приводит к изнашиванию режущего инструмента. Поэтому к инструментальным материалам, применяемым для изготовления режущей части инструмента предъявляют следующие требования:

  1.  Высокие механические свойства (особенно твердость и прочность на изгиб).
    1.  Высокая износостойкость, которая заключается в способности материалов сопротивляться изнашиванию при работе.
    2.  Высокая теплостойкость – это свойство инструментальных материалов сохранять свою твердость и следовательно и  режущие свойства при высоких температурах нагрева.

Инструментальные материалы подразделяются на следующие группы:

  1.  Инструментальные стали;
  2.  Твердые сплавы;
  3.  Керамические материалы;
  4.  Алмазы и синтетические сверхтвердые материалы.

Инструментальные стали

В зависимости от химического состава инструментальные стали подразделяются на:

  1.  углеродистые;
  2.  легированные;
  3.  быстрорежущие.

Углеродистые стали. Содержание углерода в них – от 0,6%..1,4%. В результате термической обработки углеродистые стали приобретают твердость от 61 до 63 HRCэ и могут обрабатывать материалы твердостью до 30 HRCэ. Недостаток углеродистых сталей – низкая теплоемкость (200-250 С). При более высоких температурах нагрева в результате структурных превращений твердость инструмента снижается и он теряет свои режущие свойства. Эти стали применяют для изготовления инструментов, работающих при малых скоростях резания: зубил, отверток, ножниц, пил, разверток, плашек и т.д. Выпускаются углеродистые стали двух групп: качественные стали (У7-У13), высококачественные стали (У7А-У13А). Цифра – углерод в десытых долях №.

Легированные стали. Те же углеродистые + легирование хромом(Х), вольфрамом (В), ванадием (Ф), кремнием (С) и другими элементами. Х – обеспечивает глубокое прокаливаемость и повышает твердость; В – теплостойкость и износостойкость; Ф – создает твердые и стойкие карбиды и обеспечивает мелкозернистую структуру. После термической обработки  твердость 62-65 HRCэ, теплостойкость – 250-350С. Скорость резания на 20-40%>углеродистых. Допустимая скорость резания 15-25 м/мин. Распространены ХВГ, Х, 9ХС, ХВСГ. Изготавливают метчики, плашки, протяжки, развертки, фасонные резцы.

Быстрорежущие стали.  Легирующий элемент – вольфрам (6-18%). Кроме него содержат ванадий, хром (4%), кобальт, молибден. Их введение образует сложные карбиды, связывающие весь углерод. Результат – высокая твердость и теплоемкость (650С), износостойкость, сопротивляемость пластической деформации и прокаливаемость. Скорость резания выше углеродистых сталей в 3-4 раза. Обозначение этих сталей – Р, затем % вольфрама, следующая буква К (кобальт), М,Ф + их содержание в %. Содержание углерода – 0,7-1,5%. (пр.-Р9М5, Р18, Р6М5, Р9Ф5). Международная классификация: HSS – быстрорежущие стали обычной и HSS-E – повышенной производительности.

Р9, Р18, Р6М5 – резцы, фрезы, сверла, зенкеры, развертки, зуборезные инструменты.

Р18Ф, Р9К5 – тоже только для обработки жаропрочных и титановых сплавов, корозионностойких материалов.

Твердые сплавы.

Изготавливают методом порошковой металлургии. Исходящие материалы – карбиды тугоплавких металлов, связанные металлическим кобальтом. Твердые сплавы делятся на 3 группы:

  1.  Вольфрамовые (однокарбидные), содержащие карбиды вольфрама ВК6, ВК2;
  2.  Титано-вольфрамовые – двухкарбидные сплавы, содержащие карбиды вольфрама и титана TiC (пр.Т5К10, Т15К6);
  3.  Титано-тантало-вольфрамовые (трехкарбидные) – карбиды титана, тантала TaC, вольфрама TT7K12.

Обозначения:

- вольфрамокобальтовые (пр. ВК6 - 6%кобальта, 94% карбидов вольфрама);

- титано-вольфрамовые (пр. Т5К10 – 5%карбидов титана, 10%кобальта, 85%карбидов вольфрама);

- титано-тантало-вольфрамовые (пр. ТТ7К12 – 7%карбидов титана и тантала вместе взятых, 12%кобальта, 81%карбида вольфрама).

Главный недостаток – хрупкость и недостаточная прочность при изгибе и растяжении. Сплавы с меньшим количеством кобальта (ВК2, ВК3, Т30К4) – обладают меньшей вязкостью. Их используют при чистовых операциях. Сплавы с большей вязкостью (ВК8, Т5К10) – для черновых операций.

Твердые сплавы группы ВК, как менее хрупкие, применяют при обработке чугунов и др. хрупких материалов, при прерывистом резании. Для обработки сталей применяют инструмент из сплавов группы ТК.

Группа трехкарбидных сплавов характеризуются повышенной износостойкостью, прочностью и вязкостью. Их применяют при обработке трудно обрабатываемых сталей аустенитного класса. Для повышения износостойкости на поверхность твердосплавных пластин наносят тонкий слой (2-10 мкм) карбида или нитрида титана или других высокотвердых материалов.

В последнее время карбиды вольфрама заменяются карбидами титана с добавками молибдена, никеля и др. тугоплавких материалов. Разработанные на их основе сплавы ТН!, ТН3, КТН16 обладают высокой износостойкостью. Для оснащения металлорежущего инструмента, твердые сплавы выпускают в виде пластин. Их припаивают или крепят механически к стальному корпусу.

Керамические материалы

Основа – корунд, минерал кристаллического строения оксида алюминия AL2O3 (технический греназем). Оксидная керамика обладает высокой твердостью, теплостойкостью (1200С) и в ряде случаев превосходит твердые сплавы по стойкости и производительности. Недостатки: высокая хрупкость, низкая ударная вязкость и плохая сопротивляемость циклическим изменениям тепловой нагрузки. Инструмент из оксидной керамики используется при чистовой и получистовой обработке и расточке заготовок из высокопрочных и отбелленых чугунов, труднообрабатываемых сталей, некоторых цветных сплавов и неметаллических материалов с высокими скоростями резания (до 600 м/мин). Наибольшее применение получила керамика марок ЦМ332, ВО13. С целью повышения механической прочности, в активную керамику добавляют различные тугоплавкие соединения (карбиды вольфрама, титана, молибдена, хрома). Такие материалы получили название оксидно-карбидной керамики. Их применяют при обработке ковких и отбеленных чугунов, трудно обрабатываемых сталей и сплавов.

Алмазы и синтетические сверхтвердые материалы.

К режущим сверхтвердым материалам относятся природные алмазы и синтетические материалы. Самый твердый – алмаз. Им оснащают лезвийный и абразивный режущий инструмент. Характеризуется высокой производительностью при тонком точении и растачивании цветных сплавов и пластмасс. При этом обеспечивается высокое качество поверхности. При изготовлении режущего инструмента используются природные алмазы А и синтетические АС. Синтетические: АСБ (баллос), АСПК (карбонада). Инструмент с алмазными вставками обладает высокой динамической прочностью, что позволяет применять его при обработке особо прочных сплавов. Баллос высокоэффективен при точении цветных сплавов с повышенным содержанием кремния, стеклопластиков и пластмасс. Монокристаллические алмазы используют для обработки полупроводниковых материалов, радиотехнической керамики и высоко кремниевистых цветных сплавов. Кристаллы алмазов закрепляют в инструменте пайкой или механически. Широкое распространение получил также синтетический сверхтвердый материал на основе кубического нитрида бора КНБ. Он обладает высокой твердостью, уступая лишь синтетическому алмазу. По теплостойкости (1600С) превосходит все инструментальные материалы. Резцы с КНБ применяют при тонком точении и растачивании закаленных сталей, что недопустимо для алмазных резцов. Также интересен материал на основе нитрида кремния – силинид Р. Он обладает высокой прочностью, ударной вязкостью и теплопроводностью, чем инструменты из минералокерамики. Силинид Р используют для точения и фрезерования чугуна, точении закаленных сталей


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

83383. Полезные свойства кефирных грибков и особенности их применения в молочной промышленности 291.31 KB
  Существует 2 группы кисломолочных продуктов: продукты молочнокислого и смешанного молочнокислого и спиртового брожения. Благодаря образованию молочной кислоты обладающей бактерицидными свойствами и углекислого газа в качестве конечных продуктов при молочнокислом брожении кефир возбуждает аппетит...
83384. Тьюторство и менторство в учебном процессе 58.2 KB
  В связи с инновационными изменениями в современной системе образования: переходом в режим открытости индивидуализации вариативности возникает потребность перехода к образовательным программам нового поколения введению в педагогическую практику образовательных событий позволяющих обучающимся выбрать собственный...
83385. Методические указания и задания: Бухгалтерский (финансовый) учет 168.5 KB
  Учебная задача данного курса – это дать студентам знания и навыки в области овладения основами бухгалтерского учета различных объектов, необходимые и достаточные для дальнейшего и более углубленного изучения бухгалтерского учета на предприятиях различных организационно-правовых форм...
83386. Бухгалтерский финансовый учет: Методические указания 255 KB
  В процессе написания работы студенту необходимо проявить высокий общеобразовательный уровень, четко и логично излагать свои мысли хорошим литературным языком. Студент должен продемонстрировать свою способность применять теоретические знания для успешного решения конкретных практических вопросов...
83387. Анализ взаимосвязи объема производства, себестоимости и прибыли в управленческом учете 389.13 KB
  Целью настоящей работы является изучение точки безубыточности, как одного из инструментов, позволяющего выявить взаимосвязь «объем производства – себестоимость – прибыль». Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи: Рассмотрены различные подходы к определению и расчету...
83388. Проблемы обеспеченности доходами бюджетов субъектов Российской Федерации 237 KB
  В настоящее время в мире к федеративным государствам где в разной степени реализуются принципы бюджетного федерализма относятся свыше 20 государств: Швейцария Германия США Канада Россия Австрия Бельгия Аргентина Бразилия Венесуэла Мексика Австралия Индия и др.
83389. ОСНОВЫ ТЕОРИИ ЦЕПЕЙ 294.73 KB
  В первой части курсовой работы рассчитываем LC – фильтр, полагая, что его элементы имеют пренебрежимо малые потери. Тип фильтра, вид аппроксимации, режим работы (вид нагрузки) и исходные требования к характеру ослабления фильтра определяются трехзначным кодовым числом.
83390. Расчет производственной программы предприятия 549 KB
  Целью написания данной курсового проекта является расчет производственной программы условного предприятия, потребной численности персонала, расходов и доходов, прибыли и рентабельности. Работа выполняется студентом в последовательности, указанной в настоящих методических указаниях.
83391. Роль художественных произведений в формировании социальной компетентности у младших школьников 94.07 KB
  Возможно, социальную компетентность можно воспитывать по-разному, но давайте подумаем раньше при наших бабушках, дедушках, мам и пап еще не было компьютеров и телевизоров и дети, росли, читая книги, и через художественные произведения все понимали, что делать хорошо, а что плохо.