ข้อกำหนดหลักสำหรับวัสดุเครื่องมือคือ ความแข็ง ความทนทานต่อการสึกหรอ ความร้อน ฯลฯ การปฏิบัติตามเกณฑ์เหล่านี้ทำให้สามารถตัดได้ เพื่อที่จะเจาะเข้าไปในชั้นผิวของผลิตภัณฑ์ที่กำลังดำเนินการ ใบมีดสำหรับตัดชิ้นงานจะต้องทำจากโลหะผสมที่แข็งแรง ความแข็งสามารถเป็นธรรมชาติหรือได้มา
เช่น เหล็กกล้าเครื่องมือที่ผลิตจากโรงงานนั้นง่ายต่อการตัด หลังจากผ่านกรรมวิธีทางกลและทางความร้อน รวมถึงการเจียรและลับคม ระดับความแข็งแรงและความแข็งจะเพิ่มขึ้น
ความแข็งถูกกำหนดอย่างไร
ลักษณะสามารถกำหนดได้หลายวิธี เหล็กกล้าเครื่องมือมีความแข็งแบบร็อกเวลล์ ความแข็งมีการกำหนดเป็นตัวเลข เช่นเดียวกับตัวอักษร HR ที่มีมาตราส่วน A, B หรือ C (เช่น HRC) การเลือกใช้วัสดุเครื่องมือขึ้นอยู่กับประเภทของโลหะที่กำลังดำเนินการ
ประสิทธิภาพที่เสถียรที่สุดและใบมีดสึกหรอต่ำผ่านการอบชุบด้วยความร้อนแล้ว สามารถทำได้ด้วย HRC 63 หรือ 64 ที่ค่าที่ต่ำกว่า คุณสมบัติของวัสดุเครื่องมือจะไม่สูงนัก และที่ความแข็งสูง พวกมันจะเริ่มแตกสลายเนื่องจากความเปราะบาง
โลหะที่มีความแข็ง HRC 30-35 ผ่านการกลึงอย่างสมบูรณ์แบบด้วยเครื่องมือเหล็กที่ผ่านการอบร้อนด้วย HRC 63-64 ดังนั้นอัตราส่วนของตัวบ่งชี้ความแข็งคือ 1:2
ในการแปรรูปโลหะด้วย HRC 45-55 ควรใช้เครื่องมือซึ่งใช้โลหะผสมแข็ง ดัชนีของพวกเขาคือ HRA 87-93 วัสดุสังเคราะห์สามารถใช้กับเหล็กชุบแข็งได้
ความแรงของวัสดุเครื่องมือ
ระหว่างการตัด แรง 10 kN ขึ้นไปจะถูกนำไปใช้กับชิ้นงาน มันกระตุ้นไฟฟ้าแรงสูงซึ่งสามารถนำไปสู่การทำลายเครื่องมือ เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหานี้ วัสดุตัดต้องมีความปลอดภัยสูง
ลักษณะความแข็งแรงที่ผสมผสานกันอย่างลงตัวที่สุดคือเหล็กกล้าเครื่องมือ ชิ้นงานที่ทำขึ้นนั้นทนทานต่องานหนักได้อย่างสมบูรณ์แบบและสามารถทำงานได้ในการบีบอัด การบิด การดัด และการยืดตัว
ผลของอุณหภูมิความร้อนวิกฤตบนใบมีดเครื่องมือ
เมื่อความร้อนถูกปล่อยออกมาเมื่อตัดโลหะ ใบมีดของพวกมันจะได้รับความร้อนในระดับที่มากขึ้น - พื้นผิว เมื่ออุณหภูมิต่ำกว่าเครื่องหมายวิกฤต (สำหรับวัสดุแต่ละชนิดจะมีค่าของมันเอง)โครงสร้างและความแข็งไม่เปลี่ยนแปลง หากอุณหภูมิความร้อนสูงกว่าเกณฑ์ปกติระดับความแข็งจะลดลง อุณหภูมิวิกฤตเรียกว่าความแข็งสีแดง
คำว่า "ความแข็งสีแดง" หมายถึงอะไร
ความแข็งสีแดงเป็นคุณสมบัติของโลหะที่จะเรืองแสงเป็นสีแดงเข้มเมื่อถูกความร้อนที่อุณหภูมิ 600 °C คำนี้บอกเป็นนัยว่าโลหะยังคงความแข็งและความต้านทานการสึกหรอ หัวใจสำคัญของมันคือความสามารถในการทนต่ออุณหภูมิสูง สำหรับวัสดุที่แตกต่างกัน มีการจำกัดจาก 220 ถึง 1800 ° C
เครื่องมือตัดจะเพิ่มประสิทธิภาพได้อย่างไร
วัสดุเครื่องมือของเครื่องมือตัดมีลักษณะเฉพาะด้วยฟังก์ชันการทำงานที่เพิ่มขึ้นพร้อมทั้งเพิ่มความทนทานต่ออุณหภูมิและปรับปรุงการขจัดความร้อนที่เกิดขึ้นบนใบมีดระหว่างการตัด ความร้อนทำให้อุณหภูมิเพิ่มขึ้น
ยิ่งดึงความร้อนออกจากใบมีดลึกเข้าไปในตัวเครื่องมากเท่าไหร่ อุณหภูมิบนพื้นผิวสัมผัสก็จะยิ่งต่ำลงเท่านั้น ระดับการนำความร้อนขึ้นอยู่กับองค์ประกอบและความร้อน
ตัวอย่างเช่น เนื้อหาขององค์ประกอบเช่นทังสเตนและวาเนเดียมในเหล็กทำให้การนำความร้อนลดลง และส่วนผสมของไทเทเนียม โคบอลต์ และโมลิบดีนัมทำให้เพิ่มขึ้น
อะไรเป็นตัวกำหนดสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานจากการเลื่อน
ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานจากการเลื่อนขึ้นอยู่กับองค์ประกอบและคุณสมบัติทางกายภาพของวัสดุที่สัมผัสคู่กัน เช่นเดียวกับค่าความเค้นบนพื้นผิวภายใต้แรงเสียดทานและลื่น ค่าสัมประสิทธิ์ส่งผลต่อความทนทานต่อการสึกหรอของวัสดุ
การโต้ตอบของเครื่องมือกับวัสดุที่ประมวลผลแล้วจะดำเนินต่อไปด้วยการสัมผัสที่เคลื่อนไหวอย่างต่อเนื่อง
วัสดุอุปกรณ์มีพฤติกรรมอย่างไรในกรณีนี้? ของก็เสื่อมเหมือนกัน
โดดเด่นด้วย:
- ความสามารถในการลบโลหะที่สัมผัส;
- ความสามารถในการต้านทานการสึกหรอ กล่าวคือ ต้านทานการเสียดสีของวัสดุอื่น
ใบมีดสึกตลอดเวลา ด้วยเหตุนี้ อุปกรณ์จึงสูญเสียคุณสมบัติและรูปร่างของพื้นผิวการทำงานก็เปลี่ยนไป
ความต้านทานการสึกหรออาจแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับเงื่อนไขการตัด
เหล็กเครื่องมือแบ่งออกเป็นกลุ่มอะไร
วัสดุเครื่องดนตรีหลักสามารถแบ่งออกเป็นหมวดหมู่ต่อไปนี้:
- เซอร์เม็ท (ฮาร์ดอัลลอยด์);
- เซอร์เม็ทหรือเซรามิกแร่;
- โบรอนไนไตรด์จากวัสดุสังเคราะห์
- เพชรสังเคราะห์;
- เหล็กกล้าเครื่องมือที่ใช้คาร์บอน
เหล็กเครื่องมือสามารถเป็นคาร์บอน อัลลอยด์ และความเร็วสูงได้
เหล็กกล้าเครื่องมือที่ใช้คาร์บอน
วัสดุคาร์บอนเริ่มถูกนำมาใช้ทำเครื่องมือ ความเร็วตัดช้า
เหล็กกล้าเครื่องมือมีเครื่องหมายอย่างไร? วัสดุถูกกำหนดโดยตัวอักษร (เช่น "U" หมายถึงคาร์บอน) เช่นเดียวกับตัวเลข (ตัวบ่งชี้หนึ่งในสิบของเปอร์เซ็นต์ของปริมาณคาร์บอน) การมีตัวอักษร "A" ที่ส่วนท้ายของเครื่องหมายแสดงถึงคุณภาพของเหล็ก (เนื้อหาของสาร เช่น กำมะถันและฟอสฟอรัสไม่เกิน 0.03%)
วัสดุคาร์บอนมีความแข็ง 62-65 HRC และทนต่ออุณหภูมิต่ำ
U9 และ U10A ของวัสดุเครื่องมือใช้ในการผลิตเลื่อย และซีรีย์ U11, U11A และ U12 ได้รับการออกแบบสำหรับต๊าปมือและเครื่องมืออื่นๆ
ระดับความทนทานต่ออุณหภูมิของเหล็กซีรีส์ U10A และ U13A คือ 220 °C ดังนั้นจึงขอแนะนำให้ใช้เครื่องมือที่ทำจากวัสดุดังกล่าวที่ความเร็วตัด 8-10 ม./นาที
เหล็กเจือ
วัสดุเครื่องมือที่เป็นโลหะผสมอาจเป็นโครเมียม โครเมียม-ซิลิกอน ทังสเตน และโครเมียม-ทังสเตน โดยมีส่วนผสมของแมงกานีส ชุดดังกล่าวระบุด้วยตัวเลขและมีเครื่องหมายตัวอักษรด้วย รูปแรกด้านซ้ายระบุค่าสัมประสิทธิ์ของปริมาณคาร์บอนในสิบหากเนื้อหาของธาตุมีค่าน้อยกว่า 1% ตัวเลขทางด้านขวาแสดงเนื้อหาการผสมเฉลี่ยเป็นเปอร์เซ็นต์
วัสดุเครื่องมือเกรด X เหมาะสำหรับทำต๊าปและดาย เหล็กกล้า B1 เหมาะสำหรับเจาะ ดอกต๊าป และรีมเมอร์ขนาดเล็ก
ระดับความทนทานต่ออุณหภูมิของสารอัลลอยด์อยู่ที่ 350-400 °C ดังนั้นความเร็วในการตัดจึงเร็วกว่าของเดิมหนึ่งเท่าครึ่งคาร์บอนอัลลอย
เหล็กโลหะผสมสูงใช้ทำอะไร
วัสดุเครื่องมือตัดเร็วหลายชนิดใช้ในการผลิตดอกสว่าน ดอกเคาเตอร์ซิงค์ และดอกต๊าป มีป้ายกำกับด้วยตัวอักษรและตัวเลข องค์ประกอบสำคัญของวัสดุ ได้แก่ ทังสเตน โมลิบดีนัม โครเมียม และวานาเดียม
HSS แบ่งออกเป็นสองประเภท: ประสิทธิภาพปกติและสูง
เหล็กสมรรถนะปกติ
ประเภทของเหล็กที่มีสมรรถนะในระดับปกติ ได้แก่ เกรด R18, R9, R9F5 และโลหะผสมทังสเตนที่มีส่วนผสมของโมลิบดีนัมของซีรีส์ R6MZ, R6M5 ซึ่งคงความแข็งไว้อย่างน้อย HRC 58 ที่ 620 ° C. เหมาะสำหรับเหล็กกล้าคาร์บอนและโลหะผสมต่ำ เหล็กหล่อสีเทา และโลหะผสมที่ไม่ใช่เหล็ก
เหล็กประสิทธิภาพสูง
หมวดนี้รวมเกรด R18F2, R14F4, R6M5K5, R9M4K8, R9K5, R9K10, R10K5F5, R18K5F2. สามารถรักษา HRC 64 ที่อุณหภูมิ 630 ถึง 640 °C หมวดหมู่นี้รวมถึงวัสดุเครื่องมือที่แข็งเป็นพิเศษ ออกแบบมาสำหรับเหล็กและโลหะผสมที่ตัดเฉือนได้ยาก เช่นเดียวกับไททาเนียม
โลหะแข็ง
วัสดุดังกล่าวคือ:
- เซอร์เม็ท;
- เซรามิกแร่
รูปร่างของจานขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของกลไก เครื่องมือเหล่านี้ทำงานด้วยความเร็วตัดสูงเมื่อเทียบกับวัสดุที่มีความเร็วสูง
โลหะเซรามิก
เซอร์เม็ทคาร์ไบด์คือ:
- ทังสเตน;
- ทังสเตนไททาเนียม;
- ทังสเตนที่มีไททาเนียมและแทนทาลัม
VK ซีรีส์ประกอบด้วยทังสเตนและไททาเนียม เครื่องมือที่ใช้ส่วนประกอบเหล่านี้มีความต้านทานการสึกหรอเพิ่มขึ้น แต่ระดับการต้านทานแรงกระแทกต่ำ อุปกรณ์ที่ใช้พื้นฐานนี้ใช้สำหรับแปรรูปเหล็กหล่อ
โลหะผสมทังสเตน-ไททาเนียม-โคบอลต์ใช้ได้กับเหล็กทุกชนิด
การสังเคราะห์ทังสเตน ไททาเนียม แทนทาลัมและโคบอลต์ถูกนำมาใช้ในกรณีพิเศษเมื่อวัสดุอื่นไม่ได้ผล
เกรดคาร์ไบด์มีความทนทานต่ออุณหภูมิในระดับสูง วัสดุที่ทำจากทังสเตนสามารถคงคุณสมบัติไว้ได้ด้วย HRC 83-90 และทังสเตนกับไททาเนียม - ด้วย HRC 87-92 ที่อุณหภูมิ 800 ถึง 950 ° C ซึ่งทำให้สามารถทำงานที่ความเร็วตัดสูงได้ (ตั้งแต่ 500 ม./นาที ถึง 2700 ม./นาที สำหรับการตัดเฉือนอะลูมิเนียม)
สำหรับชิ้นส่วนเครื่องจักรที่ทนต่อการเกิดสนิมและอุณหภูมิสูง จะใช้เครื่องมือจากซีรีย์โลหะผสมเม็ดละเอียด OM เกรด VK6-OM เหมาะสำหรับการเก็บผิวละเอียด ในขณะที่ VK10-OM และ VK15-OM เหมาะสำหรับการเก็บผิวกึ่งละเอียดและการกัดหยาบ
ยิ่งมีประสิทธิภาพมากขึ้นเมื่อทำงานกับชิ้นส่วนที่ "ยาก" ก็คือวัสดุเครื่องมือที่มีความแข็งมากของซีรีส์ BK10-XOM และ BK15-XOM พวกเขาแทนที่แทนทาลัมคาร์ไบด์ด้วยโครเมียมคาร์ไบด์ ทำให้ทนทานยิ่งขึ้นแม้ในสภาวะที่มีอุณหภูมิสูง
เพื่อเพิ่มระดับความแข็งแรงของแผ่นแข็ง พวกเขาหันไปเคลือบด้วยฟิล์มป้องกัน ใช้ไททาเนียมคาร์ไบด์ไนไตรด์และคาร์บอเนตซึ่งใช้ในชั้นที่บางมาก ความหนาตั้งแต่ 5 ถึง 10 ไมครอน เป็นผลให้เกิดชั้นของไททาเนียมคาร์ไบด์ที่มีเนื้อละเอียดขึ้น เม็ดมีดเหล่านี้มีอายุการใช้งานเครื่องมือของเม็ดมีดที่ไม่เคลือบผิว 3 เท่า ทำให้ความเร็วตัดเพิ่มขึ้น 30%
ในบางกรณี ใช้วัสดุเซอร์เม็ท ซึ่งได้มาจากอะลูมิเนียมออกไซด์ด้วยการเติมทังสเตน ไททาเนียม แทนทาลัม และโคบอลต์
เซรามิกแร่
เซรามิกแร่ TsM-332 ใช้สำหรับเครื่องมือตัด มีความทนทานต่ออุณหภูมิสูง ดัชนีความแข็ง HRC อยู่ที่ 89 ถึง 95 ที่ 1200 °C นอกจากนี้ วัสดุยังมีคุณสมบัติต้านทานการสึกหรอ ซึ่งช่วยให้สามารถแปรรูปเหล็ก เหล็กหล่อ และโลหะผสมที่ไม่ใช่เหล็กด้วยความเร็วตัดสูง
เซอร์เม็ท B-series ใช้สำหรับทำเครื่องมือตัด ผลิตจากออกไซด์และคาร์ไบด์ การแนะนำของเมทัลคาร์ไบด์ รวมทั้งโมลิบดีนัมและโครเมียมในองค์ประกอบของเซรามิกแร่ ช่วยปรับปรุงคุณสมบัติทางกายภาพและทางกลของเซอร์เม็ทและขจัดความเปราะบาง ความเร็วในการตัดเพิ่มขึ้น การเก็บผิวกึ่งละเอียดและการเก็บผิวละเอียดด้วยเครื่องมือที่มีเซอร์เม็ทเหมาะสำหรับเหล็กดัดสีเทา เหล็กกล้าที่กลึงยาก และโลหะนอกกลุ่มเหล็กจำนวนมาก กระบวนการนี้ดำเนินการด้วยความเร็ว 435-1000 ม./นาที การตัดเซรามิกสามารถทนต่ออุณหภูมิได้ ความแข็งของมันคือ HRC90-95 ที่ 950-1100 °С
สำหรับการแปรรูปเหล็กชุบแข็ง เหล็กหล่อที่ทนทาน เช่นเดียวกับไฟเบอร์กลาส มีการใช้เครื่องมือตัดซึ่งทำจากสารแข็งที่มีโบรอนไนไตรด์และเพชร ดัชนีความแข็งของเอลบอร์ (โบรอนไนไตรด์) มีค่าเท่ากับของเพชร ทนทานต่ออุณหภูมิเป็นสองเท่าของรุ่นหลัง Elbor โดดเด่นด้วยความเฉื่อยต่อวัสดุเหล็ก ขีดจำกัดความแข็งแรงของคริสตัลโพลีคริสตัลในการบีบอัดอยู่ที่ 4-5 GPa (400-500 kgf/mm2) และในการดัด - 0.7 GPa (70 kgf/mm 2). ทนต่ออุณหภูมิได้ถึง 1350-1450 °C
ที่น่าสังเกตคือบัลลาเพชรสังเคราะห์ของซีรีย์ ASB และ Carbonado ของซีรีย์ ASPK กิจกรรมทางเคมีของวัสดุหลังที่มีต่อวัสดุที่มีคาร์บอนนั้นสูงกว่า ด้วยเหตุนี้จึงใช้สำหรับการลับคมชิ้นส่วนที่ทำจากโลหะที่ไม่ใช่เหล็ก โลหะผสมที่มีปริมาณซิลิกอนสูง วัสดุแข็ง VK10, VK30 รวมถึงพื้นผิวที่ไม่ใช่โลหะ
อายุการใช้งานเครื่องมือของหัวกัดคาร์บอเนดคือ 20-50 เท่าของฮาร์ดอัลลอยด์
โลหะผสมชนิดใดที่ใช้ในอุตสาหกรรม
เครื่องดนตรีออกจำหน่ายทั่วโลก ชนิดที่ใช้ในรัสเซีย สหรัฐอเมริกา และยุโรป ส่วนใหญ่ไม่มีทังสเตน พวกเขาอยู่ในซีรีส์ KNT016 และ TN020 โมเดลเหล่านี้ได้กลายเป็นสินค้าทดแทนสำหรับแบรนด์ T15K6, T14K8 และ VK8 ใช้สำหรับแปรรูปเหล็กสำหรับโครงสร้าง สแตนเลส และวัสดุเครื่องมือ
ข้อกำหนดใหม่สำหรับวัสดุเครื่องมือเนื่องจากการขาดแคลนทังสเตนและโคบอลต์. อย่างแม่นยำด้วยปัจจัยนี้ที่ทำให้วิธีการอื่นในการรับโลหะผสมแข็งชนิดใหม่ที่ไม่มีทังสเตนนั้นได้รับการพัฒนาอย่างต่อเนื่องในสหรัฐอเมริกา ประเทศในยุโรป และรัสเซีย
ตัวอย่างเช่น วัสดุเครื่องมือซีรีส์ Titan 50, 60, 80, 100 ที่ผลิตโดยบริษัทอเมริกัน Adamas Carbide Co ประกอบด้วยคาร์ไบด์ ไททาเนียม และโมลิบดีนัม การเพิ่มจำนวนแสดงถึงระดับความแข็งแรงของวัสดุ ลักษณะของวัสดุเครื่องมือของรุ่นนี้บ่งบอกถึงความแข็งแกร่งในระดับสูง ตัวอย่างเช่น ซีรีส์ Titan100 มีความแข็งแกร่ง 1,000 MPa เธอเป็นคู่แข่งเซรามิกส์
