Els principals requisits dels materials d'eina són la duresa, la resistència al desgast, la calor, etc. El compliment d'aquests criteris permet tallar. Per tal de penetrar a les capes superficials del producte que s'està processant, les fulles per tallar la peça de treball han d'estar fetes d'aliatges forts. La duresa pot ser natural o adquirida.
Per exemple, els acers per a eines fabricats en fàbrica són fàcils de tallar. Després del processament mecànic i tèrmic, així com de la mòlta i l'afilat, el seu nivell de resistència i duresa augmenta.
Com es determina la duresa?
La característica es pot definir de diferents maneres. Els acers per a eines tenen duresa Rockwell, la duresa té una designació numèrica, així com la lletra HR amb una escala de A, B o C (per exemple, HRC). L'elecció del material de l'eina depèn del tipus de metall que s'està processant.
El rendiment més estable i les fulles de baix desgasts'han tractat tèrmicament, es poden aconseguir amb un HRC de 63 o 64. A un valor més baix, les propietats dels materials de l'eina no són tan altes, i amb una duresa elevada, comencen a enfonsar-se a causa de la fragilitat.
Els metalls amb una duresa de HRC 30-35 estan perfectament mecanitzats amb eines de ferro que han estat tractades tèrmicament amb un HRC de 63-64. Així, la proporció dels indicadors de duresa és 1:2.
Per processar metalls amb HRC 45-55, s'han d'utilitzar eines, que es basen en aliatges durs. El seu índex és HRA 87-93. Els materials de base sintètica es poden utilitzar en acers endurits.
Resistència dels materials de l'eina
Durant el procés de tall, s'aplica una força de 10 kN o més a la peça de treball. Provoca alta tensió, que pot provocar la destrucció de l'eina. Per evitar-ho, els materials de tall han de tenir un alt factor de seguretat.
La millor combinació de característiques de resistència tenen els acers per a eines. La part de treball feta d'ells suporta perfectament càrregues pesades i pot funcionar en compressió, torsió, flexió i estirament.
Efecte de la temperatura crítica d'escalfament a les fulles d'eines
Quan s'allibera calor en tallar metalls, les seves fulles estan subjectes a escalfament, en major mesura, a les superfícies. Quan la temperatura està per sota de la marca crítica (per a cada material té la seva)estructura i duresa no canvien. Si la temperatura de calefacció és superior a la norma permesa, el nivell de duresa baixa. La temperatura crítica s'anomena duresa vermella.
Què significa el terme "duresa vermella"?
La duresa vermella és la propietat d'un metall de brillar en vermell fosc quan s'escalfa a una temperatura de 600 °C. El terme implica que el metall conserva la seva duresa i resistència al desgast. En el seu nucli, és la capacitat de suportar altes temperatures. Per a diferents materials hi ha un límit, de 220 a 1800 °C.
Com es pot augmentar el rendiment de les eines de tall?
Els materials de l'eina de tall es caracteritzen per una major funcionalitat alhora que augmenten la resistència a la temperatura i milloren l'eliminació de la calor generada a la fulla durant el tall. La calor augmenta la temperatura.
Com més calor s'elimini de la fulla a l'interior del dispositiu, més baixa serà la temperatura de la seva superfície de contacte. El nivell de conductivitat tèrmica depèn de la composició i de la calefacció.
Per exemple, el contingut d'elements com ara el tungstè i el vanadi en l'acer provoca una disminució de la seva conductivitat tèrmica, i una barreja de titani, cob alt i molibdè fa que augmenti.
Què determina el coeficient de fricció de lliscament?
El coeficient de fricció de lliscament depèn de la composició i les propietats físiques dels parells de materials en contacte, així com del valor de tensió a les superfícies,sotmesa a fricció i lliscament. El coeficient afecta la resistència al desgast del material.
La interacció de l'eina amb el material que s'ha processat es produeix amb un contacte constant en moviment.
Com es comporten els materials instrumentals en aquest cas? Alguns d'ells es desgasten per igual.
Es caracteritzen per:
- la capacitat d'esborrar el metall amb el qual entra en contacte;
- capacitat de mostrar resistència al desgast, és a dir, de resistir l'abrasió d'un altre material.
El desgast de la fulla passa tot el temps. Com a resultat d'això, els dispositius perden les seves propietats i la forma de la seva superfície de treball també canvia.
La resistència al desgast pot variar segons les condicions de tall.
En quins grups es divideixen els acers per a eines?
Els materials instrumentals principals es poden dividir en les categories següents:
- cermet (aliatges durs);
- cermets o ceràmica mineral;
- nitrur de bor a base de material sintètic;
- diamants sintètics;
- Acers per eines a base de carboni.
El ferro d'eina pot ser de carboni, d'aliatge i d' alta velocitat.
Acers per eines a base de carboni
Es van començar a utilitzar materials carbonosos per fer eines. La seva velocitat de tall és lenta.
Com es marquen els acers per a eines? Els materials es designen amb una lletra (per exemple, "U" significa carboni), així com un nombre (indicadors de dècimes de percentatge del contingut de carboni). La presència de la lletra "A" al final del marcatge indica l' alta qualitat de l'acer (el contingut de substàncies com el sofre i el fòsfor no supera el 0,03%).
El material de carboni té una duresa de 62-65 HRC i una resistència a baixes temperatures.
Els materials d'eines de grau U9 i U10A s'utilitzen en la fabricació de serres, i les sèries U11, U11A i U12 estan dissenyades per a aixetes manuals i altres eines.
El nivell de resistència a la temperatura dels acers de la sèrie U10A i U13A és de 220 °C, per la qual cosa es recomana utilitzar eines fetes amb aquests materials a una velocitat de tall de 8-10 m/min.
Ferro aliat
El material d'eina aliat pot ser crom, crom-silici, tungstè i crom-tungstè, amb una barreja de manganès. Aquestes sèries s'indiquen amb números i també tenen lletres. La primera xifra de l'esquerra indica el coeficient de contingut de carboni en dècimes si el contingut de l'element és inferior a l'1%. Els números de la dreta representen el contingut mitjà d'aliatge com a percentatge.
El material de l'eina de grau X és adequat per fer aixetes i matrius. L'acer B1 és adequat per fer petites broques, aixetes i escariadors.
El nivell de resistència a la temperatura de les substàncies aliades és de 350-400 °C, de manera que la velocitat de tall és una vegada i mitja més ràpida que la dealiatge de carboni.
Per a què s'utilitzen els acers d' alt aliatge?
En la fabricació de broques, avellanades i aixetes s'utilitzen diversos materials per a eines de tall ràpid. Estan etiquetats amb lletres i números. Els components importants dels materials són el tungstè, el molibdè, el crom i el vanadi.
HSS es divideix en dues categories: normal i alt rendiment.
Acers de rendiment normal
La categoria de ferro amb un nivell de rendiment normal inclou els graus R18, R9, R9F5 i aliatges de tungstè amb una barreja de molibdè de la sèrie R6MZ, R6M5, que mantenen una duresa d'almenys HRC 58 a 620 °C.. Apte per a acers al carboni i de baix aliatge, ferro colat gris i aliatges no fèrrics.
Acers d' alt rendiment
Aquesta categoria inclou els graus R18F2, R14F4, R6M5K5, R9M4K8, R9K5, R9K10, R10K5F5, R18K5F2. Són capaços de mantenir HRC 64 a temperatures de 630 a 640 °C. Aquesta categoria inclou materials d'eines superdurs. Està dissenyat per a ferro i aliatges difícils de mecanitzar, així com per al titani.
Hardmetals
Aquests materials són:
- cermet;
- ceràmica mineral.
La forma de les plaques depèn de les propietats de la mecànica. Aquestes eines funcionen a una velocitat de tall alta en comparació amb el material d' alta velocitat.
Cèràmica metàl·lica
Els carburs de Cermet són:
- tungstè;
- titani de tungstè;
- tungstè amb la inclusió de titani i tàntal.
La sèrie VK inclou tungstè i titani. Les eines basades en aquests components han augmentat la resistència al desgast, però el seu nivell de resistència a l'impacte és baix. Els dispositius sobre aquesta base s'utilitzen per processar ferro colat.
L'aliatge de tungstè, titani i cob alt és aplicable a tot tipus de ferro.
La síntesi de tungstè, titani, tàntal i cob alt s'utilitza en casos especials quan altres materials són ineficaços.
Els graus de carbur es caracteritzen per un alt nivell de resistència a la temperatura. Els materials fets de tungstè poden mantenir les seves propietats amb HRC 83-90, i tungstè amb titani - amb HRC 87-92 a una temperatura de 800 a 950 ° C, que permet operar a velocitats de tall elevades (a partir de 500 m/min). fins a 2700 m/min en mecanitzar alumini).
Per mecanitzar peces resistents a l'òxid i a les altes temperatures, s'utilitzen eines de la sèrie d'aliatges de gra fi OM. El grau VK6-OM és adequat per a l'acabat, mentre que els VK10-OM i VK15-OM són adequats per al semiacabat i el desbast.
Fins i tot més eficients quan es treballa amb peces "difícils" són els materials d'eines súper durs de les sèries BK10-XOM i BK15-XOM. Substitueixen el carbur de tàntal per carbur de crom, cosa que els fa més duradors fins i tot quan es sotmeten a temperatures elevades.
Per augmentar el nivell de resistència de la placa sòlida, recorren a recobrir-la amb una pel·lícula protectora. S'utilitzen carbur de titani, nitrur i carbonita, que s'apliquen en una capa molt fina. El gruix és de 5 a 10 micres. Com a resultat, es forma una capa de carbur de titani de gra fi. Aquestes plaquetes tenen tres vegades la vida útil de les plaquetes sense recobrir, augmentant la velocitat de tall en un 30%.
En alguns casos s'utilitzen materials de cermet, que s'obtenen a partir d'òxid d'alumini amb l'addició de tungstè, titani, tàntal i cob alt.
Cèràmica mineral
La ceràmica mineral TsM-332 s'utilitza per a eines de tall. Té una resistència a alta temperatura. L'índex de duresa HRC és de 89 a 95 a 1200 °C. A més, el material es caracteritza per la seva resistència al desgast, que permet processar acer, ferro colat i aliatges no fèrrics a altes velocitats de tall.
Per fabricar eines de tall també s'utilitza cermet de la sèrie B. Està a base d'òxid i carbur. La introducció de carbur metàl·lic, així com de molibdè i crom en la composició de ceràmica mineral, ajuda a optimitzar les propietats físiques i mecàniques del cermet i elimina la seva fragilitat. La velocitat de tall augmenta. El semiacabat i l'acabat amb una eina a base de cermet són adequats per a ferro dúctil gris, acers difícils de mecanitzar i diversos metalls no fèrrics. El procés es realitza a una velocitat de 435-1000 m/min. La ceràmica de tall és resistent a la temperatura. La seva duresa és HRC90-95 a 950-1100 °С.
Per al processament de ferro endurit, ferro colat durador, així com fibra de vidre, s'utilitza una eina, la part de tall de la qual està feta de substàncies sòlides que contenen nitrur de bor i diamants. L'índex de duresa de l'elbor (nitrur de bor) és aproximadament el mateix que el del diamant. La seva resistència a la temperatura és el doble de la d'aquest últim. Elbor es distingeix per la seva inercia als materials ferrosos. El límit de resistència dels seus policristalls en compressió és de 4-5 GPa (400-500 kgf/mm2), i en flexió - 0,7 GPa (70 kgf/mm 2). La resistència a la temperatura és de fins a 1350-1450 °C.
També cal destacar les balles de diamant de base sintètica de la sèrie ASB i el carbonat de la sèrie ASPK. L'activitat química d'aquest últim cap als materials que contenen carboni és més elevada. És per això que s'utilitza per esmolar peces de metalls no fèrrics, aliatges amb un alt contingut de silici, materials durs VK10, VK30, així com superfícies no metàl·liques.
La vida útil dels talladors de carbonatació és de 20 a 50 vegades la dels aliatges durs.
Quins aliatges s'utilitzen a la indústria?
Els materials instrumentals es publiquen arreu del món. Els tipus utilitzats a Rússia, els EUA i a Europa, en la seva majoria, no contenen tungstè. Pertanyen a les sèries KNT016 i TN020. Aquests models s'han convertit en un substitut de les marques T15K6, T14K8 i VK8. S'utilitzen per processar acers per a estructures, acer inoxidable i materials per a eines.
Nous requisits per als materials d'eines a causa de l'escassetat de tungstè icob alt. És precisament amb aquest factor que es desenvolupen constantment mètodes alternatius per obtenir nous aliatges durs que no continguin tungstè als EUA, països europeus i Rússia.
Per exemple, els materials d'eines de la sèrie Titan 50, 60, 80, 100 fabricats per l'empresa nord-americana Adamas Carbide Co contenen carbur, titani i molibdè. Augmentar el nombre indica el grau de resistència del material. La característica dels materials d'eina d'aquest llançament implica un alt nivell de resistència. Per exemple, la sèrie Titan100 té una força de 1000 MPa. És una competidora de la ceràmica.
