Главная       Продать работу       Заказать работу       Блог       Контакты       Оплата       О нас       Как мы работаем       Регистрация       Вход в кабинет
Тех. дипломные работы
   автомобили
   спец. техника
   станки
   тех. маш.
   строительство
   электроснабжение
   пищевая промышленность
   водоснабжение
   газоснабжение
   автоматизация
   теплоснабжение
   холодильники
   машиностроение
   др. тех. специальности

Тех. курсовые работы
   автомобили
   спец. техника
   станки
   тех. маш.
   строительство
   детали машин
   электроснабжение
   газоснабжение
   водоснабжение
   пищевая промышленность
   автоматизация
   теплоснабжение
   ТММ
   ВСТИ
   гидравлика и пневматика
   машиностроение
   др. тех. специальности

Тех. дополнения
   Отчеты
   Расчетно-графические работы
   Лекции
   Задачи
   Лабораторные работы
   Литература
   Контрольные работы
   Чертежи и 3D моделирование
   Тех. soft
   Рефераты
   Общий раздел
   Технологический раздел
   Конструкторский раздел
   Эксплуатационный раздел
   БЖД раздел
   Экономический раздел
   Экологический раздел
   Автоматизация раздел
   Расчетные работы

Гум. дипломные работы
   педагогика и психология
   астрономия и космонавтика
   банковское, биржевое дело
   БЖД и экология
   биология и естествознание
   бухгалтерский счет и аудит
   военное дело
   география
   геология
   государство и право
   журналистика и СМИ
   иностранные языки
   история
   коммуникации
   краеведение
   кулинария
   культура и искусство
   литература
   экономика и торговля
   математика
   медицина
   международное отношение
   менеджмент
   политология
   музыка
   религия
   социология
   спорт и туризм
   таможенная система
   физика
   химия
   философия
   финансы
   этика и эстетика
   правознавство

Гум. курсовые работы
   педагогика и психология
   астрономия и космонавтика
   банковское, биржевое дело
   БЖД и экология
   биология и естествознание
   бухгалтерский счет и аудит
   военное дело
   география
   геология
   государство и право
   журналистика и СМИ
   иностранные языки
   история
   коммуникации
   краеведение
   кулинария
   культура и искусство
   литература
   экономика и торговля
   математика
   медицина
   международное отношение
   менеджмент
   политология
   музыка
   религия
   социология
   спорт и туризм
   таможенная система
   физика
   химия
   философия
   финансы
   этика и эстетика
   правознавство

Гум. дополнения
   Отчеты
   Расчетные работы
   Лекции
   Задачи
   Лабораторные работы
   Литература
   Контрольные работы
   Сочинения
   Гум. soft
   Рефераты

Рефераты
   Авиация и космонавтика
   Административное право
   Арбитражный процесс
   Архитектура
   Астрология
   Астрономия
   Банковское дело
   Безопасность жизнедеятельнос
   Биографии
   Биология
   Биология и химия
   Биржевое дело
   Ботаника и сельское хоз-во
   Бухгалтерский учет и аудит
   Валютные отношения
   Ветеринария
   Военная кафедра
   ГДЗ
   География
   Геодезия
   Геология
   Геополитика
   Государство и право
   Гражданское право и процесс
   Делопроизводство
   Деньги и кредит
   ЕГЭ
   Естествознание
   Журналистика
   ЗНО
   Зоология
   Издательское дело и полиграф
   Инвестиции
   Иностранный язык
   Информатика
   Информатика, программировани
   Исторические личности
   История
   История техники
   Кибернетика
   Коммуникации и связь
   Компьютерные науки
   Косметология
   Краеведение и этнография
   Краткое содержание произведе
   Криминалистика
   Криминология
   Криптология
   Кулинария
   Культура и искусство
   Культурология
   Литература : зарубежная
   Литература и русский язык
   Логика
   Логистика
   Маркетинг
   Математика
   Медицина, здоровье
   Медицинские науки
   Международное публичное прав
   Международное частное право
   Международные отношения
   Менеджмент
   Металлургия
   Москвоведение
   Музыка
   Муниципальное право
   Налоги, налогообложение
   Наука и техника
   Начертательная геометрия
   Оккультизм и уфология
   Остальные рефераты
   Педагогика
   Политология
   Право
   Право, юриспруденция
   Предпринимательство
   Прикладные науки
   Промышленность, производство
   Психология
   психология, педагогика
   Радиоэлектроника
   Реклама
   Религия и мифология
   Риторика
   Сексология
   Социология
   Статистика
   Страхование
   Строительные науки
   Строительство
   Схемотехника
   Таможенная система
   Теория государства и права
   Теория организации
   Теплотехника
   Технология
   Товароведение
   Транспорт
   Трудовое право
   Туризм
   Уголовное право и процесс
   Управление
   Управленческие науки
   Физика
   Физкультура и спорт
   Философия
   Финансовые науки
   Финансы
   Фотография
   Химия
   Хозяйственное право
   Цифровые устройства
   Экологическое право
   Экология
   Экономика
   Экономико-математическое мод
   Экономическая география
   Экономическая теория
   Этика
   Юриспруденция
   Языковедение
   Языкознание, филология

Главная > Блог


Материалы для изготовления режущих инструментов

Для того чтобы режущая часть инструмента была способна внедряться в обрабатываемый материал и в течение длительного времени срезать с заготовки лишний слой (припуск), материал, из которого изготовляется режущая часть инструмента, должен обладать определенными свойствами.

В первую очередь инструментальный материал должен быть очень твердым и прочным. Эти свойства должны сохра­няться и при нагреве материала в процессе резания до высоких температур, т. е. инструментальный материал должен обладать теплостойкостью (или красностойкостью).

Режущая часть инструмента должна быть способна сопротив­ляться истирающему воздействию обрабатываемого материала в течение продолжительного времени в условиях высоких давлений и нагрева, т. е. инструментальный материал должен обладать вы­сокой износостойкостью.

Инструментальные материалы должны также обладать спо­собностью обрабатываться при первоначальном из­готовлении режущих инструментов и затачиваться в процессе их эксплуатации.

Все эти свойства зависят от химического состава, структурного состояния и физико-механических свойств инструментальных ма­териалов.

Современные режущие инструменты изготовляются из углеро­дистых и легированных инструментальных сталей, быстрорежущих инструментальных сталей, твердых сплавов, минералокерамики, алмазов, абразивных материалов.

Углеродистые и легированные инструменталь­ные стали обладают высокой твердостью, прочностью и износо­стойкостью, но эти свойства сохраняются лишь при нагреве до не­высоких температур (не свыше 200—300 °С). Поэтому такие мате­риалы применяют для резания сравнительно мягких, малопроч­ных материалов и обрабатывают с невысокой скоростью резания.

Для получения высокой твердости инструментальные стали имеют повышенное содержание углерода: от 0,7 до 1,4%. Они со­держат также сравнительно небольшое количество других эле­ментов, которые называют легирующими.

Введение в сталь легирующих элементов придает стали специ­альные свойства.

В настоящее время в качестве легирующих элементов исполь­зуются хром, кобальт, никель, молибден, титан, вольфрам, бор, азот, алюминий, ванадий, цирконий, ниобий и др.

В инструментальных сталях количество легирующих элементов сравнительно невелико, обычно до 3—4%.

Углеродистые инструментальные стали в соответствии с про­центом содержания в стали углерода делятся на марки: У7А, У8А, У9А, У10А, У11А, У12А, У13А. Маркировка этих сталей расшиф­ровывается так: буква У означает «углеродистая», следующая за буквой У цифра указывает содержание в стали углерода, выражен­ное в десятых долях процента, т. е. 0,7; 0,8; 0,9; 1,0; 1,1; 1,2; 1,3%. Буква А в конце маркировки указывает на то, что сталь высоко­качественная, т. е. содержит мало вредных примесей (серы и фос­фора).

Легированные стали имеют также свою маркировку, причем каждый легирующий элемент обозначается определенной буквой:

Хром — X

Никель — Н

Молибден — М

Марганец — Г

Медь — Д

Вольфрам — В

Кремний — С

Ванадий — Ф

Ниобий — Б

Азот — А

Алюминий — Ю

Титаи — Т

Цирконий — Ц

Фосфор — Пи

Содержание легирующего элемента (в процентах) указывается цифрами после буквы; если его содержание меньше или равно (в среднем) 1%, то после буквы цифра не проставляется. Так, хромо­кремнистая сталь 9ХС содержит 0,95—1,10% С (углерод); 0,95—1,25% Сг (хром); 1,20—1,60% Бі (кремний). Иногда в марке содержание углерода не указывается: например, сталь Х12Ф1 содержит 11,0—12,5% хрома, 0,7—0,9% ванадия и 1,2—1,4% углерода.

В производстве режущих инструментов из инструментальных легированных сталей наибольшее применение находят две стали: хромокремиистая 9ХС и хромовольфрамомарганцовистая ХВГ.

Если процент легирующих элементов в стали увеличить: воль­фрама до 8,5—19%, хрома до 3,8—4,6%, а также ввести молибден и ванадий, то можно повысить теплостойкость до 600 °С без суще­ственного снижения стойкости. Такие стали называют быстроре­жущими.

По сравнению с инструментами из углеродистой стали инстру­менты из быстрорежущей стали допускают более высокую скорость резания при одинаковой стойкости.

Основной маркой быстрорежущей стали является Р18, которая содержит 17,5—19,0% W, 3,8-4,4% Сг, 0,7—0,8%С и 1,0— 1,4%V.

Из этой стали изготовляют большинство режущих инструмен­тов, так как в закаленном состоянии она обладает стабильными высокими режущими свойствами и весьма повышенной износо­стойкостью. Инструменты из стали Р18 хорошо переносят ударные нагрузки при работе и их легко можно перетачивать по мере за­тупления и износа.

Многие инструменты делают составными: рабочая часть (при­нимающая непосредственное участие в резании) выполняется из быстрорежущей стали, а нерабочая (корпус, хвостовая часть и т. д.) — из менее дорогой — конструкционной стали.

Низковольфрамовая быстрорежущая сталь марки Р9 содержит 8,5— 10°о вольфрама, т. е. в два раза меньше по сравнению со сталью Р18, и 2—2,6% ванадия вместо 1,0—1,4%, что позволило почти выравнять режущие свойства, но привело к ухудшению ее шлифуемости. Поэтому при заточке вследствие повышенного со­держания ванадия могут возникать прижоги — поверхностные дефекты, ведущие к понижению твердости. В последнее время ши­роко стали использоваться быстрорежущие стали марок Р12 и Р6МЗ.

Помимо сталей нормальной производительности, применяются также быстрорежущие стали повышенной производительности.

Ванадиевая сталь Р9Ф5 имеет увеличенное содержание ванадия (до 4,3—5,1%) и углерода (до 1,4—1,5%) и обладает высокой из­носостойкостью в инструментах с небольшой толщиной стружки и малыми скоростями (развертки, метчики, протяжки и т. п.).

Быстрорежущие стали Р18Ф2 и Р14Ф4 с меньшим количеством ванадия (1,8—2,4% и 3,4—4,1% соответственно) занимают по своим свойствам промежуточное положение.

Кобальтовые быстрорежущие стали повышенной производи­тельности Р9К5, Р9КЮ, Р18К5Ф2 и Р10К5Ф5 обладают более вы­сокой износостойкостью, красностойкостью и твердостью по срав­нению со сталью Р18 и могут применяться для изготовления ин­струментов, нагревающихся при работе до высоких температур (обработка нержавеющих, жаропрочных сплавов и сталей, а также при обработке легированных сталей твердостью НВ 300-350). Ко­бальтовые стали используются при изготовлении фрез, резцов, сверл и других инструментов.

Инструментальные углеродистые и легированные стали после соответствующей термической обработки могут иметь твердость НRС 58—64. Твердость быстрорежущих сталей обычной произ­водительности HRС 63—65, для быстрорежущих сталей повышен­ной производительности НRС 64—66.

Инструменты с низкой твердостью очень быстро изнашиваются и становятся неприспособленными для работы, так как теряют свою форму и размеры. С повышением твердости шлифуемость стали при изготовлении и при переточках ухудшается. Однако чрезхмерное повышение твердости может вызывать преждевременное выкраши­вание режущих кромок и быть причиной поломки инструмента.

В настоящее время для производства режущих инструментов очень широко используются твердые сплавы. Эти инструменталь­ные материалы содержат чрезвычайно твердые и тугоплавкие ме­таллоподобные вещества, называемые карбидами, нитридами, боридами и силицидами. Они представляют собой соединения угле­рода, азота, бора, кремния с металлами — вольфрамом, титаном, танталом, ниобием, молибденом. Температура плавления карбидов очень высокая в пределах 2000—3800° С, а по твердости они при­ближаются к самому твердому веществу — алмазу.

Твердые сплавы изготовляются по особому технологическому процессу, называемому порошковой металлургией. Порошки карби­дов смешиваются с порошками некоторых металлов, из них форми­руются и прессуются изделия или пластинки, которые затем под­вергаются термической обработке — спеканию при температуре ниже температуры плавления исходных материалов.

Такой процесс позволяет получать инструменты и детали слож­ной формы, с особой структурой. Обычно это очень мелкозернистые соединения частиц карбидов размером 0,5—40 мкм9 соединенных цементирующей средой. Цементирующим металлом в твердых спла­вах обычно является кобальт.

Использование для изготовления инструментов твердых ме­таллокерамических сплавов позволяет существенно повысить про­изводительность обработки (почти в 2—3 раза) в основном за счет использования более высоких скоростей резания (до 150—200м/мин вместо 40—50 м/мин для инструментов из быстрорежущих сталей).

Теплостойкость твердых сплавов достигает 750—1100 ºС, а их твердость находится в пределах НИ А 87—92, г. е. выше твердости быстрорежущей стали на 5—8 единиц по НЖТ

В СССР стандартизовано три шкалы (В; С: А) измерения твер­дости на приборах типа Роквелла. При пользовании шкалой С алмазный конус внедряется в поверхность детали под нагрузкой 150 кГ, а при определении твердости деталей из твердых сплавов по шкале Л нагрузка уменьшается до 60 кГ, так как большие нагрузки в этом случае могут повредить алмаз. При определении твердости по шкале В берется стальной шарик и груз в 100 кГ .

Для изготовления режущих инструментов применяются три группы твердых сплавов.

К первой группе относятся вольфрамовые однокар­бидные сплавы типа ВК(ВК2, ВКЗМ, ВК4, В Кб, ВК6М, ВК8, ВК8В), представляющие сплав карбида вольфрама с кобальтом, содержа­ние которого колеблется в пределах от 2 до 8% и выше.

Процентное содержание кобальта указывается в обозначении сплава. Например, сплав ВК6М содержит 6% кобальта и 94% карбида вольфрама. Буква М обозначает, что сплав является мел­козернистым. Крупнозернистые сплавы этой группы имеют до­полнительное обозначение — букву В (например, ВК8В).

Сплавы типа ВК в основном применяются для обработки чугуна и неметаллических материалов.

Ко второй группе относятся двухкарбидные титано­вольфрамовые сплавы типа ТК (Т5К10, Т14К8, Т15К6, Т30К4, Т5К12В), представляющие соединения карбидов вольфрама и ти­тана, сцементированных кобальтом. Эти сплавы менее прочны, чем сплавы типа ВК, но они имеют более высокую износостойкость при обработке деталей из различных видов стали.

В обозначении сплавов этой группы цифра, следующая после буквы Т, обозначает примерное содержание в сплаве карбида ти­тана, а цифра после буквы К — содержание кобальта. Например, сплав Т15К6 содержит 15% карбида титана, 6% кобальта, а осталь­ные 79% карбида вольфрама.

Сплавы третьей группы состоят из зерен карбида ти­тана, карбида тантала, карбида вольфрама, сцементированных кобальтом, и называются титанотанталовольфрамовыми твердыми сплавами типа ТТК (ТТ7К12, ТТ7К15). Эти сплавы в основном также применяются для обработки резанием сталей.

Сплав ТТ7К12 содержит 12% кобальта, 3% карбида тантала, 4% карбида титана и 78% карбида вольфрама.

Твердые сплавы для режущих инструментов применяются в виде стандартных пластинок определенных форм и размеров. Пла­стинки к корпусу или державке инструмента могут прикрепляться механически или посредством напайки.

Некоторые виды инструментов (прорезные и отрезные фрезы, сверла, фасонные резцы, фрезы канавочные, шлицевые, пальце­вые, червячные) могут изготовляться и монолитными, т. е. целиком из твердого сплава.

Твердые сплавы, хотя и обладают высокой теплостойкостью, очень чувствительны к резким колебаниям температуры, которые возможны как в процессе резания, так и при изготовлении инстру­мента (припайка, шлифование, заточка и т. п.).

При неправильном проведении этих процессов на твердом сплаве появляются трещины, которые могут быть как глубокими, так и поверхностными с незначительной глубиной проникнове­ния. Титановольфрамокарбидные сплавы типа ТК более чувстви­тельны к появлению трещин, чем вольфрамокарбидные сплавы типа ВК.

Теплопроводность сплавов типа ТК в 2—3 раза меньше тепло­проводности сплавов типа ВК. Теплоемкость твердых сплавов сравнительно мала и в 2—2,5 раза меньше теплоемкости быстро­режущей стали. Коэффициент линейного расширения твердых сплавов типа ТК почти в 2 раза меньше, чем для углеродистой стали, из которой изготовляются державки и корпуса. Поэтому из-за разницы в значениях коэффициентов линейного расширения пла­стинок твердого сплава и стальной державки при напайке могут возникать дополнительные напряжения, следствием которых яв­ляется образование трещин, отслаивание пластинок.

С повышением в сплавах ТК содержания карбидов титана склон­ность к появлению трещин значительно возрастает.

Твердые сплавы обладают малой пластичностью и могут успешно работать только при постоянных нагрузках. При переменных на­грузках и вибрациях твердые сплавы выкрашиваются. Пластич­ность твердых сплавов уменьшается с уменьшением содержания в сплаве кобальта, однако их режущие свойства повышаются.

Твердые сплавы стремятся заменить более дешевыми минералокерамическими материалами, которые полу­чают из глинозема (окиси алюминия А1203). Инструментальные ми­нералокерамические материалы (например, керамика марки ЦМ-332) имеют достаточную прочность, высокую твердость (НИА 89—95) и повышенную теплостойкость (до 1100—1200 °С). Их высокая износостойкость позволяет производить резание с очень высокими скоростями при весьма малом износе инструмента.

Однако минералокерамика обладает низкой ударной вязкостью, малой пластичностью и большой хрупкостью, поэтому применение минералокерамики в настоящее время ограничивается только опе­рациями чистовой и получистовой обработки с равномерным при­пуском и на станках достаточно высокой жесткости.

Алмаз как инструментальный материал известен очень давно. Твердость алмаза является наиболее высокой из всех твер­дых тел, а его износостойкость при обработке некоторых материа­лов в сотни и тысячи раз превосходит износостойкость обычных абразивных материалов и твердых сплавов.

Алмазы могут использоваться в виде однокристального и мно­гокристального инструмента. Для однокристального инструмента применяются природные алмазы, а для многокристалыюго могут использоваться синтетические и природные алмазы. В последнее время применение алмазов в нашей стране резко возросло, так как были открыты богатейшие месторождения природных алмазов в Якутии и организовано промышленное производство синтетиче­ских алмазов.

Инструменты, оснащенные кристаллами алмаза (резцы, сверла и т. п.), используются для обработки цветных металлов, пластмасс, стекла и других неметаллических материалов. Сравнительно боль­шое количество природных алмазов необходимо для изготовления алмазных правящих инструментов, обеспечивающих восстанов­ление формы и режущих свойств рабочей поверхности абразивных кругов.

Размеры синтетических алмазов пока сравнительно малы (ме­нее 0,5 мм у хотя получены и более крупные кристаллы диаметром до 2—3 мм), они используются преимущественно в качестве алмазно­абразивного инструмента. Основные свойства и виды абразивных материалов будут рассмотрены в главе II.




Комментарии