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

79 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

64388. ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ПРАВ ЮРИДИЧНОЇ ОСОБИ В АДМІНІСТРАТИВНИХ ПРОВАДЖЕННЯХ 142.5 KB
  Забезпечення прав юридичної особи в адміністративних провадженнях є однією з найгостріших проблем сучасної української правової науки та практики. Саме права і свободи особи та їхні гарантії визначають зміст і спрямованість державної діяльності...
64389. ПІДГОТОВКА ВИКЛАДАЧІВ АГРАРНИХ ДИСЦИПЛІН У ВИЩИХ НАВЧАЛЬНИХ ЗАКЛАДАХ КРАЇН ПОЧАТКОВОГО ЕТАПУ ЗАХІДНОЄВРОПЕЙСЬКОЇ ІНТЕГРАЦІЇ І ВЕЛИКОБРИТАНІЇ 348 KB
  На кожному етапі він наповнюється новим змістом, новими організаційно-педагогічними формами і методами, новими потребами та відповідними підходами до інтегрування індивідуальних, професійних, соціальних аспектів життєдіяльності.
64390. ІНФОРМАЦІЙНА ТЕХНОЛОГІЯ ДЛЯ МОДЕЛЮВАННЯ ТА РОЗПІЗНАВАННЯ МІМІЧНИХ ПРОЯВІВ ЕМОЦІЙ НА ОБЛИЧЧІ ЛЮДИНИ 26.74 MB
  Методи і алгоритми аналізу й синтезу емоційного стану обличчя людини є складовою частиною систем і засобів штучного інтелекту спрямованих на дослідження створення та впровадження алгоритмічних та програмноапаратних систем і комплексів...
64391. Екологічна оцінка якості води поверхневих джерел для удосконалення технології водопідготовки 215 KB
  Аграрний сектор економіки України належить до найводоємніших галузей народного господарства – щороку використовує близько 35 % води від загального об’єму споживання.
64392. ФІЗИКО-ХІМІЧНІ ТА АГРОХІМІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ ЧОРНОЗЕМУ ТИПОВОГО ПРАВОБЕРЕЖНОГО ЛІСОСТЕПУ ЗА МІНІМІЗАЦІЇ ОБРОБІТКУ ҐРУНТУ І БІОЛОГІЗАЦІЇ ЗЕМЛЕРОБСТВА 363 KB
  Інтенсивне використання ґрунтового покриву особливо чорноземів супроводжується зниженням запасів гумусу погіршенням воднофізичних фізикохімічних і біологічних властивостей ґрунту що негативно позначається на продуктивності сільськогосподарських культур.
64393. ДИФРАКЦІЯ ВИПРОМІНЮВАННЯ ЕЛЕКТРИЧНОГО ДИПОЛЯ НА ЕКРАНАХ СКЛАДНОЇ ФОРМИ 564.5 KB
  Для забезпечення спрямованого випромінювання в метровому дециметровому й сантиметровому діапазонах електромагнітних хвиль ЕМХ застосовують ВС у вигляді дротової антени з металевими плоскими прямокутними й кутковими екранами різної конфігурації розміри...
64394. РОЗТАШУВАННЯ ЗУПИНОЧНИХ ПУНКТІВ МІСЬКОГО ПАСАЖИРСЬКОГО ТРАНСПОРТУ 335.5 KB
  У транспортному обслуговуванні населення найкрупніших міст домінуюче положення займає (і буде займати на віддалену перспективу) міський пасажирський транспорт (МПТ). Функціонування сучасного міста неможливо уявити без розвиненої системи міського пасажирського транспорту...
64395. ВПЛИВ СИСТЕМ ОБРОБІТКУ Й УДОБРЕННЯ НА РОДЮЧІСТЬ ЧОРНОЗЕМУ ЗВИЧАЙНОГО ТА ПРОДУКТИВНІСТЬ СІВОЗМІНИ В ПІВНІЧНОМУ СТЕПУ 320.5 KB
  Одним з таких напрямів є вдосконалення технологічних процесів зокрема шляхом опрацювання енергозберігаючих грунтозахисних систем обробітку ґрунту ощадливого залучення в біологічний кругообіг біогенних елементів промислового походження...
64396. АСОЦІАТИВНІ ІНВАЗІЇ СВИНЕЙ В УМОВАХ ЛІСОСТЕПУ І СТЕПУ УКРАЇНИ 475.57 KB
  Повідомлення у вітчизняній та зарубіжній літературі вказують на те що найбільшого поширення зпоміж паразитарних захворювань свиней набули шлунковокишкові нематодози аскароз трихуроз езофагостомоз кишкові протозоози еймеріози ізоспороз...