Различные материалы режущего инструмента

Сегодня мы поговорим о наиболее распространенных материалах для режущих инструментов, используемых в машиностроении. Инструмент играет очень важную роль в механической обработке. Форма заготовки, чистота ее поверхности и некоторые другие свойства напрямую зависят от материала инструмента и его конструкции. Инструмент правильной конструкции с соответствующим материалом обеспечивает лучшее качество поверхности и высокую точность. Наиболее важными характеристиками инструмента являются:

• Он должен иметь высокую твердость в горячем состоянии.
• Высокая износостойкость.
• Инструмент должен иметь высокую прочность и твердость.
• Он должен иметь высокую теплопроводность.
• Инструмент работает при высокой температуре во время резки, поэтому он должен
  иметь низкий коэффициент теплового расширения.
• Инструмент должен иметь высокую надежность.
• Должен иметь низкий коэффициент трения и быть химически стабильным.

Материалы режущего инструмента:

Наиболее распространенными конструкционными материалами, используемыми в производстве инструментов, являются:

Инструмент из углеродистой стали:

Углеродистая сталь широко используется для обработки мягких материалов, таких как магний, алюминий, дерево и т. д. В ее состав входят углерод, кремний и магний. Этот материал используется для изготовления ручных сверл с узким лезвием, метчиков, плашек, долот и т. д. Его скорость резания составляет около 10 мм, а максимальная температура, до которой он может работать, составляет 200 – 250 градусов по Цельсию.

Быстрорежущая сталь (HSS):

Быстрорежущая сталь - очень распространенный инструментальный материал, который представляет собой сплав стали, вольфрама, хрома и ванадия. Он содержит 18% вольфрама, 4% хрома и 1% ванадия. Этот материал глубоко затвердевает и может быть закален в масле, воздухе или соли. Обладает высочайшей жесткостью. Его скорость резки составляет около 30 – 50 мм. Он может работать до 650 градусов по Цельсию.

По составу материала его можно разделить на два основных типа.

1. Стали вольфрамового типа, в которых вольфрам используется в качестве основного легирующего элемента.2. Сталь молибденового типа, в которой вольфрам частично или полностью заменен молибденом. Она дешевле, чем сталь вольфрамового типа, и имеет большую ударную вязкость при том же уровне твердости.

Стеллит:

Стеллит представляет собой сплав цветных металлов с кобальтом, хромом, вольфрамом, молибденом и бором. Кобальта используется около 38-53 процентов, хрома 30-33 процента, вольфрама около 10-20 процентов и содержания углерода около 1-3 процентов. Этот материал имеет промежуточные свойства между быстрорежущей сталью и твердым сплавом. Его скорость резки составляет около 50 – 80 мм. Его самая высокая рабочая температура составляет около 900 градусов по Цельсию.

Этот инструментальный материал в основном используется для черновой обработки с относительно высокой скоростью и скоростью подачи, а также может обрабатывать более сложные материалы, такие как высокопрочная сталь, нержавеющая сталь и термообработанная устойчивая сталь.

Инструмент для цементированного карбида:

Изготовлен методом порошковой металлургии. В этом материале кобальт выступает связующим материалом. Эти материалы можно разделить на три типа.

1. Прямой карбид вольфрама с кобальтом в качестве связующего.2. Карбид вольфрама с кобальтом в качестве связующего и имеющий большое процентное содержание карбидов титана, тантала, ниобия и колумбия и т.д.3. Карбид титана с никелем или молибденом в качестве связующего материала.

Его максимальная скорость, с которой он может работать, составляет около 60-200 мм, а предел рабочей температуры - до 1000-1200 градусов по Цельсию.

Все карбиды в готовом виде чрезвычайно хрупкие и обладают слабой устойчивостью к ударам и ударным нагрузкам. Вот почему вибрации очень вредны для твердосплавных инструментов.

Керамика:

Этот инструмент представляет собой комбинацию карбида кремния и оксида алюминия. Он также изготовлен методом порошковой металлургии.
Не может работать на малых оборотах. Этот инструментальный материал имеет очень высокую стойкость к истиранию и твердый по сравнению с инструментом из цементированного карбида. Он особенно используется для обработки чугуна и высокопрочной стали с более высокой скоростью резания по сравнению с инструментом из цементированного карбида. Его самая высокая рабочая температура составляет около 1400 градусов по Цельсию. Его скорость резки составляет около 300 – 600 мм.

Керметы:

Комбинация керамики с металлом известна как металлокерамика. Этот материал обладает высокой огнеупорностью керамики и высокой ударной вязкостью и термостойкостью металла. Обычная комбинация оксида алюминия с металлом (W, Mo, Boron, Ti и т. д.) в количестве 10 процентов.

Ромб

Алмаз – самый известный твердый инструментальный материал на земле. Обладает хорошей теплопроводностью, низким тепловым расширением и низким коэффициентом трения. Скорость резки составляет около 1500 – 2000 мм. Он используется для обработки твердых материалов, таких как твердый карбид, нитриды и т. д. Он в основном используется для обработки цветных металлов.

Кубический нитрид бора

Это второй по твердости материал после алмаза. Это не натуральный материал. Он состоит из атомов азота и бора. Обладает высокой твердостью и высокой теплопроводностью. CBN химически инертен и используется вместо алмаза при обработке стали. Он в основном используется в качестве абразива в шлифовальном круге. Его максимальная скорость резки составляет около 600 – 800 мм.

UCON:

Это новый режущий материал. Он состоит из 50% колумбия, 30% титана и 20% вольфрама. Это имеет высокую твердость, высокую ударную вязкость и отличную ударопрочность. Он в основном используется для резки стали и не подходит для резки чугуна, нержавеющей стали и суперсплавов, содержащих Ni, Co и Ti в качестве основного материала. UCON дает увеличение скорости резания на 60 процентов по сравнению с карбидом вольфрама.

Коронит:

Это новый режущий материал, свойства которого находятся между быстрорежущей сталью и твердым сплавом. Этот материал состоит из мелкого зерна TiCN, равномерно распределенного в материале из термообрабатываемой стали. Он используется для изготовления малых и средних сверл и фрез. Он также используется в технологии компаундирования и покрытия. Он в основном используется в качестве основного материала для быстрорежущей стали или пружинной стали.

Это все о наиболее распространенных материалах режущего инструмента, используемых в механической промышленности. Если у вас есть какие-либо вопросы относительно этой статьи, задайте их в комментариях. Если вам понравилась эта статья, не забудьте поделиться ею в своих социальных сетях. Подпишитесь на наш сайт, чтобы получать больше информативных статей. Спасибо, что прочитали это.