Основные характеристики материала инструмента

Материал, из которого изготовлен инструмент, должен иметь высокую высокую твердость и износостойкость, необходимую прочность на изгиб, ударную вязкость и химическую инертность, хорошую технологичность (резание, ковка и термическая обработка и т. Д.), Не легко деформируется. Обычно, когда твердость материала высока, износостойкость также высока, а при высокой прочности на изгиб ударная вязкость также высока. Но чем выше твердость материала, тем ниже его прочность на изгиб и ударная вязкость.

Из-за высокой температуры, высокого давления, высокой скорости, и деталей, работающих в агрессивных жидких средах, все больше и больше трудных для обработки материалов, уровень автоматизации резания и требования к точности обработки становятся все выше и выше. Для того, чтобы приспособиться к этой ситуации, направление развития инструмента будет разработка и применение новых материалов инструмента, дальнейшее развитие технологии покрытия из паровой фазы инструмента, нанесение покрытия с более высокой твердостью на подложку с высокой ударной вязкостью и высокой прочностью, лучшее решение противоречия между твердостью и прочностью материала инструмента, дальнейшее развитие структуры револьвера; повысить точность изготовления инструмента, уменьшить разницу в качестве продукта и оптимизировать использование инструмента.

В общей обработке часто используются следующие материалы: углеродистая инструментальная сталь, легированная инструментальная сталь, быстрорежущие стали, карбид, сверхтвердые материалы.

Углеродная инструментальная сталь относится к высококачественной углеродистой стали с массовой долей углерода 0,65%-1,35%. Бренды, используемые в качестве инструментов, обычно T10A и T12A, с нормальной температурой твердости 60-64HRC. Когда режущая кромка нагревается до 200-250 градусов, ее твердость и износостойкость быстро снижаются, что приводит к потере резания.

Чтобы улучшить характеристики углеродистой инструментальной стали, к ней часто добавляется соответствующее количество легирующих элементов, таких как марганец, хром, вольфрам, кремний и ванадий, чтобы образовать легированную инструментальную сталь. Обычно используются марки 9sicr,GCr15,CrWMn и т. Д. По сравнению с углеродистыми инструментальными сталями, легированная инструментальная сталь имеет одинаковую твердость после термообработки, в то время как термостойкость и износостойкость немного выше, а термостойкость лучше. Однако по сравнению с быстрорежущей сталью скорость резки и срок службы легированной инструментальной стали намного ниже, чем у быстрорежущей стали, что значительно ограничивает ее применение. Таким образом, инструментальная сталь из сплава обычно используется только для замены инструментальной стали из углеродного углерода.

Высокоскоростная сталь-это высоколегированная инструментальная сталь с большим количеством легирующих элементов, таких как вольфрам, алюминий, хром и ванадий. Основными преимуществами быстрорежущей стали являются высокая твердость, прочность и износостойкость, а также хорошая термостойкость и закалка. Допускаемая скорость резания более чем в два раза выше, чем у углеродистой инструментальной стали и сплавной инструментальной стали. Скоростная сталь имеет острую режущую кромку, поэтому ее также называют Fenggang и White Steel. Быстрорежущая сталь-это инструментальный материал с хорошей всесторонней производительностью и широким спектром применения, который часто используется для изготовления инструментов со сложной структурой, таких как токарные станки, фрезы, сверла, шарниры, Тянущие ножи, зубчатые ножи и т. Д.

Твердый сплав представляет собой легирующий материал, изготовленный методом порошковой металлургии. Он изготовлен из высокотвердого, высокоплавкого, высокоплавкого, металлического карбида WC, TiC и других порошков и спечен при высокой температуре с использованием кобальта и других металлических связующих. Твердость карбида высокая, может достигать 89-93HRA при комнатной температуре, износостойкость и термостойкость выше, чем у инструментальной стали, при 800-1000 градусов он все еще может нормально резаться, его скорость резания несколько раз, срок службы инструмента также увеличился в десятки раз, и может обрабатывать высокоскоростные стальные инструменты трудно резать и обрабатывать материалы, поэтому он широко используется. Тем не менее, он также имеет недостатки в том, что прочность на изгиб и ударная вязкость ниже, чем у быстрорежущей стали, и край не может быть отшлифован так же острым, как у быстрорежущего стального инструмента.

Сверхтвердые материалы в основном алмаз, кубический нитрид бора и керамика. Алмаз является самым твердым материалом в природе, его твердость может достигать 10000HV. Природный алмаз стоит дорого. Используется редко. Искусственный алмаз изготовлен из графита в качестве сырья и спекается при высокой температуре. В основном используется для высокоскоростной тонкой токарной обработки, расточки цветных металлов и их сплавов и неметаллических материалов. Скорость резания до 800-3800 M/MIN при резке медного сплава или алюминиевого сплава. Поскольку алмаз имеет высокую износостойкость, размер обработки и длительный срок службы инструмента. Поэтому часто используется в станках с ЧПУ, комбинированных станках и автоматических станках, шероховатость после обработки может достигать 0,1-0,025um. Но алмазный инструмент имеет плохую термостойкость, температура резки не должна превышать 700-800 градусов. Низкая прочность, большая хрупкость, чувствительная к вибрации, должна быть только небольшая резка. Керамика в основном упоминается, керамика используется для резки инструментов раньше, чем твердый сплав, но развитие идет медленно из-за его хрупкости. Но с 1970-х годов он все еще быстро развивался. Существует две основные системы керамических инструментов, а именно: система глинозема и система нитрида кремния. Как инструмент, керамика имеет преимущества низкой стоимости, высокой твердости, хорошей термостойкости и т. Д., И имеет хорошие перспективы.

Выбор материала инструмента

Из-за высокой прочности на изгиб и ударной вязкости, а также хорошей обрабатываемости, высокоскоростная сталь по-прежнему является наиболее широко используемым инструментальным материалом, за которым следует твердый сплав.

Поликристаллический кубический нитрид бора подходит для резки закаленной стали высокой твердости и твердого чугуна, поликристаллический алмаз подходит для резки металлов без железа, а также сплавов, пластмасс и стекловолокна и т. Д., Углеродистая инструментальная сталь и легированная инструментальная сталь теперь используются только в качестве напильников, пластин и шелковых конусов.

Конвертируемые пластины из цементированного карбида титана, нитрида титана, глинозема или композитного твердого слоя были покрыты химическим осаждением из паровой фазы. Развивающийся метод физического осаждения из паровой фазы может использоваться не только в карбидных инструментах, но и в быстрорежущих стальных инструментах, таких как сверла, варки, конусы и фрезы. Жесткое покрытие, как барьер, который препятствует химической диффузии и теплопроводности, замедляет скорость износа инструмента во время резки, а срок службы лезвия с покрытием примерно на 1 ~ Более 3 раз.