методичка Зубкова (1003498)
Текст из файла
Инструментальные материалы для изготовлениялезвийных инструментов# 05, май 2013DOI: 10.7463/0513.0569432Зубков Н. Н.УДК 621.9.02Москва, МГТУ им. Н.Э. Бауманаzoubkovn@bmstu.ruВведениеТехнический уровень режущего инструмента определяет производительность исебестоимость обработки, точность получаемых размеров, качество поверхностногослоя и надежность операции.
Одним из основных факторов, определяющимтехнический уровень режущего инструмента, является инструментальный материал, изкоторого он изготовлен. Классификация современных инструментальных материаловпредставлена на рис. 1.Рис. 1. Инструментальные материалы для лезвийного инструментаhttp://technomag.bmstu.ru/doc/569432.html75Основными требованиями для инструментальных материалов являются твердость,прочность, теплостойкость, технологичность и экономичность. Прочностные свойстваинструментальных материалов характеризуются пределом прочности на изгиб и насжатие, ударной вязкостью и коэффициентом трещиностойкости. Теплостойкостьхарактеризуется температурой, при которой происходит существенное снижениестойкости инструмента. Комплексной характеристикой инструментального материалаявляется его износостойкость, которая определяет способность сохранения режущихсвойств инструмента, с заданной производительностью, при обеспечении точностиобработки и качества получаемой поверхности.
Износостойкость определяется, в первуюочередь, твердостью инструментального материала, его прочностью и теплостойкостью.На износостойкость инструментального материала значительно влияет также стойкость ктермическим ударам, теплопроводность, окислительная стойкость, а также адгезионные,диффузионные, химические свойства и коэффициент трения по отношению кобрабатываемому материалу. Под технологичностью понимается комплекс свойств,характеризующих поведение инструментальных материалов при изготовлении из негорежущего инструмента. Например, материалы, обладающие плохой шлифуемостью,неудобны при изготовлении и переточке сложнопрофильных инструментов, а слишкомузкий интервал закалочных температур материала при термообработке может привести кбраку и т.д.
[1]. Для инструментальных материалов характерно противоречие: болеетвердые и теплостойкие материалы обладают меньшей прочностью и стойкостью ктермическим ударам, что снижает их применимость для черновой обработки ипрерывистого резания. Рис. 2 представляет соотношение твердости и изгибной прочностиинструментальных материалов.10.7463/0513.056943276Рис.2. Соотношение твердости и прочности для инструментальных материалов.1 - инструментальные углеродистые, легированные и быстрорежущие стали, 2 - порошковыебыстрорежущие стали, 3 - инструментальные быстрорежущие стали с покрытием, 4 ультрамелкозернистые твердые сплавы, 5 - однокарбидные твердые сплавы (группа ВК), 6 - трехкарбидныетвердые сплавы (группа ТТК), 7 - двухкарбидные твердые сплавы (группа ТК), 8 - керметы(безвольфрамовые твердые сплавы), 9 - твердые сплавы и керметы с покрытием, 10 - нитридная керамика,11 - оксидная керамика, армированная нитевидными кристаллами Si3N4, 12 - смешанная керамика, 13 оксидная керамика, 14 - сверхтвердые материалы на основе нитрида бора, 15 - схверхтвердые материалына основе алмазаУглеродистые и легированные инструментальные сталиИз нетеплостойких инструментальных наибольшее применение для режущеголезвийного инструмента находят углеродистые стали марок У10А, У11А, У12А (ГОСТ1435-99) с теплостойкостью до 220°C и легированные инструментальные стали марок9ХС, 9Г2Ф, ХВ5, ХВГ, ХВСГ, ХГ (ГОСТ 5950-2000) с теплостойкостью до 250°C (длявысокохромистых сталей типа Х6ВФ, Х12М - до 510°С).Из углеродистых илегированных сталей изготавливают режущие инструменты, работающие при невысокихскоростях резания (до 15м/мин): метчики, плашки, малоразмерные сверла, развертки,напильники, ножовочные полотна и др.
Легированные инструментальные стали, посравнению с углеродистыми инструментальными, отличаются несколько большейтеплостойкостью, твердостью, большей прокаливаемостью и меньшими короблениямипри закалке. Основные области использования легированных инструментальных сталейприведены в ГОСТ 5950-2000.
В целом, практическое применение легированных иособенно углеродистых инструментальных сталей ограничено низкой теплостойкостью.http://technomag.bmstu.ru/doc/569432.html77Наблюдается устойчивая тенденция снижения их доли в общем объеме используемыхинструментальных материалов.Быстрорежущие сталиБыстрорежущие стали это высоколегированные стали с высоким содержаниемуглерода, вольфрама, хрома, молибдена, кобальта, ванадия. Высокая твердость,прочность, тепло- и износостойкость обусловлена двойным упрочнением: мартенситнымпри закалке и дисперсионным твердением при относительно высоком отпуске(500...620 °С), вызывающим выделение упрочняющих фаз [1].В марках быстрорежущей стали буквы и цифры означают: Р - быстрорежущая;цифра, следующая за буквой обозначает среднюю массовую долю вольфрама; М молибден, Ф - ванадий, К - кобальт, А - азот; цифры, следующие за буквами, означаютсоответственно массовую долю указанного элемента.
МП - материал порошковый. Вовсех быстрорежущих сталях обязательно присутствуют такие легирующие элементы, какуглерод, хром, молибден и ванадий, однако в обозначении никогда не обозначаетсясодержание хрома (составляет 3,1...4,4%), обычно не обозначается содержание углерода(0,73...1,12%),необозначаетсясодержаниемолибдена(домассовойдоли1%вкдючительно) и ванадия при его содержании менее 3% (за исключением экономнолегированных быстрорежущих сталей). Для азота обозначается его присутствие, но неуказывается его массовая доля, которая для сталей, легированных азотом составляет0,05...0,10%.Легирующие элементы, образуя карбиды, влияют на свойства быстрорежущейстали следующим образом: углерод - источник образования карбидов. Карбидывольфрама обеспечивают повышенную твердость, теплостойкостьснижают прочность,и износостойкость,существенно увеличивают цену стали. Хром - обеспечиваетповышенную закаливаемость, прокаливаемость, однородную мартенситную структуру,улучшает обрабатываемость резанием стали до закалки.
Молибден заменяет вольфрам,снижает карбидную неоднородность, повышает теплопроводность, прочность, вязкость,повышает склонность к окислению и чувствительность к обезуглероживанию (требуютсясоляные ванны при нагреве под закалку). Ванадий повышает теплостойкость, твердость,износостойкость, снижает вязкость и существенно ухудшает шлифуемость.
Кобальт –повышает твердость, теплостойкость, теплопроводностьи износостойкость, снижаетпрочность, вязкость, пластичность, улучшает шлифуемость, повышает чувствительность кобезуглероживанию. Повышенное содержание ванадия и кобальта увеличивает ценусталей.10.7463/0513.056943278По ГОСТ 19265-73 выпускаются прутки и полосы из следующих марокбыстрорежущих сталей нормальной производительности (теплостойкости): Р18, Р6М5,повышенной производительности: Р6М5Ф3, Р12ФЗ, Р18К5Ф2, Р9К5, Р6М5К5, Р9М4К8,Р2АМ9К5.
Также существуют быстрорежущие стали высокой производительности.Основной маркой стали нормальной производительности является универсальнаясталь Р6М5, которая пригодна для изготовления практически любых инструментов,предназначенных для резания углеродистых и низколегированных конструкционныхсталей и сплавов. Из сталей нормальной производительности широкое распространениеполучила также экономно-легированная сталь 11Р3АМ3Ф2, содержащая пониженноеколичество дефицитного вольфрама.Стали повышенной производительности имеют более высокую теплостойкость (до620...670°С) и твердость (до 64...67 HRC) за счет более высокого содержания углерода,ванадия (например, стали Р12Ф4, Р6М5ФЗ, Р6М5Ф4, Р12М6Ф5) или кобальта (напримерР18К10, Р18Ф2К5, Р6М5К5, Р6М5К8).Ванадиевые стали, наряду с повышеннойтеплостойкостью и высокой износостойкостью, обладают плохой шлифуемостью ввидувысокой твердости карбидов ванадия.выражаетсявповышенииизносаНизкая шлифуемость сталей этой группыабразивныхкруговиувеличениитолщиныповерхностного слоя инструмента, повреждаемого при излишне жестком режимешлифования.
Частично проблема низкой шлифуемости ванадиевых сталей решаетсяиспользованием эльборовых шлифовальных кругов. Кобальтовыестали имеютотносительно низкую изгибную прочность и высокую склонность к обезуглероживанию,что требует их нагрева под закалку в соляных ваннах. Низкая технологичность и высокаястоимость сталей повышенной производительности сужают область их рациональногоиспользования: чистовые и получистовые операции при повышенных скоростях резания,обработка материалов, обладающих достаточно высокой прочностью и твердостью,обработкажаропрочных и коррозионностойких сталей и сплавов, а также в случаеповышенных требований по надёжности инструмента. Основной маркой быстрорежущихсталей повышенной производительности является сталь Р6М5Ф3.По требованию потребителя изготовляют стали марок Р6М5 и Р6М5Ф3 слегированием азотом.
В этом случае обозначения марок - Р6АМ5 и Р6АМ5ФЗ.Легирование азотом повышает режущие свойства инструмента на 20...30 % за счетповышения твердости на 1...2 единицы HRC.Стали высокой теплостойкости (дисперсионно-твердеющие с интерметаллиднымупрочнением) характеризуются пониженным содержанием углерода, но весьма большимколичествомлегирующихэлементов.http://technomag.bmstu.ru/doc/569432.htmlНапример,сталиВ11М7К23,В14М7К25,793В20К20Х4Ф имеют твердость 69…70 HRC и теплостойкость 700…720°С. Наиболеерациональная область их использования – резание трудноообрабатываемых сталей,жаропрочных и титановых сплавов.
Значительными недостатками этих сталей являютсяих низкая прочность при изгибе (не выше 2400 МПа) и низкая обрабатываемость резаниемв состоянии поставки ввиду их высокой твердости (38...40HRC).По ГОСТ 28393-89 выпускаются прутки и полосы из быстрорежущей стали,полученные методами порошковой металлургии изследующих марок Р6М5Ф3-МП,Р7М2Ф6-МП, Р12МФ5-МП, Р6М5К5-МП, Р9М4К8-МП, Р12М3К5Ф2-МП.
Методыпорошковой металлургии исключают образование карбидных неоднородностей, а такжепозволяют вводить в состав стали до 7% ванадия а также углерода с «пересыщением» до1,7%. Порошковые стали обладают лучшей шлифуемостью (по сравнению с непорошковой сталью того же состава), менее деформируются при закалке, обладаютбольшей прочностью и режущей способностью, показывают более стабильныеэксплуатационные свойства, позволяют формировать меньший радиус округлениярежущей кромки, но более дорогие.Технологияпорошковойметаллургиитакжеиспользуетсядляполучениякарбидостали, которая по своим свойствам может быть классифицирована какпромежуточнаямеждубыстрорежущейстальюитвердымисплавами.Карбидосталь отличается от обычной быстрорежущей стали высоким содержаниемкарбидной фазы, в основном карбидов титана.
В отожженном состоянии твердостькарбидостали составляет 40...44HRC, а после закалки и отпуска 68...70HRC (85...87 HRA).Карбидостали выпускаются на основе двух сталей Р6М5-КТ20 и Р6М5К5-КТ20 смассовой долей TiC 20% в виде заготовок различного сечения. В ряде случаевкарбидосталь является полноценным заменителем твердых сплавов.Из зарубежных марок быстрорежущей стали по DIN EN ISO 4957 наибольшуюприменяемость имеют HS6-5-2, HS6-5-3, HS6-5-2-5, HS10-4-3-10, HS2-9-2 и HS2-9-1-8.Обозначение и массовая доля легирующего элемента после букв HS (High Speed steel)идетвследующейпоследовательности:W-Mo-V-Co.Областиприменениябыстрорежущих сталей указаны в табл.1.Твердые сплавыПод твердыми сплавами понимают композиционный материал, полученныйметодами порошковой металлургии на основе высокотвердых и тугоплавких карбидоввольфрама, титана, тантала, ниобия соединенных металлической связкой (кобальт, никель,молибден и др.).
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
