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

87 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

86192. Понятие и признаки демократии. Демократия как форма реализации народовластия 146 KB
  Вопросы, связанные с правом граждан государства на участие в управлении делами данного государства, рассматривались еще античными философами. Демокрит, Платон и Аристотель рассматривали демократию как форму правления. Демокрит был решительным сторонником греческой рабовладельческой демократии.
86193. Технология термической обработки стали 35.08 KB
  Таким образом основным назначением полного отжига является измельчение зерна доэвтектоидной стали повышение пластических свойств улучшение обрабатываемости резанием. Для доэвтектоидной стали неполный отжиг применяется редко так как в этом случае полной перекристаллизации не происходит и часть зерен...
86194. КЛАССИФИКАЦИЯ ОБОРУДОВАНИЯ 18.8 KB
  Рациональная эксплуатация оборудования требует глубокого знания его особенностей и конструктивных признаков. При использовании современного технологического оборудования важно сохранить в вырабатываемых продуктах в максимальной степени все полезные компоненты.
86195. Українська культура кінця ХVІII – початку ХХ століття 71.09 KB
  Наступний період розвитку української культури - це українське національнокультурне відродження кінець XVIII - початок ХХ ст. До цього часу завершилася ліквідація української державності. Слід зазначити що становище української культури на західноукраїнських землях що входили до складу Австрійської імперії...
86197. Основные направления государственной социальной политики РФ 28.45 KB
  Основные направления социальной государственной социальной политики РФ Сущность и основные модели социальной политики. Основные подходы в социальной политике на ближайшую перспективу. Законодательное регулирование социальной политики. Показатели социальной политики.
86198. Ликвидация юридических лиц 100.5 KB
  Под банкротством несостоятельностью понимается признанная арбитражным судом или объявленная должником неспособность должника в полном объеме удовлетворить требования кредиторов по денежным обязательствам и или исполнить обязанность по уплате обязательных платежей.
86199. Национальная экономика и национальный продукт 195 KB
  По своей природе стратегическая цель функционирования национальной экономики абсолютно социальна. Тем самым признается, что человек рассматривается не только как фактор производства, но и как главная цель экономического развития.
86200. Визначення екотоксикології, її зміст, мета і завдання 78 KB
  Завданнями поглибленого вивчення є складання прогнозу впливу екотоксиканта розрахунки ситуаційних наслідків ураження екосистем способів санації й технічної корекції процесів попередження аналогічних ушкоджень у майбутньому тощо. Одне із складних практичних завдань екотоксикології визначення кількісних...