10. Инструментальные материалы. Группы, свойства, область применения.

Инструментальные материалы. Группы, свойства, область применения.

Производительность обработки резанием во многом зависит от материала режущей части инструмента. Оснащение инструмента быстрорежущими сталями (взамен инструментальных углеродистых сталей), твердыми сплавами, синтетическими сверхтвердыми материалами в процессе развития и совершенствования конструкции инструмента сопровождалось повышением скорости резания от двух до пяти раз, а следовательно, повышением производительности труда. В настоящее время применяется пять основных групп инструментальных материалов, из которых изготовляется инструмент: инструментальные углеродистые и легированные стали, быстрорежущие стали, твердые сплавы, минералокерамика и керметы, сверхтвердые материалы. Удельный вес каждой из перечисленных групп инструментальных материалов в мировом производстве инструмента различен. Наиболее распространенным инструментальным материалом является быстрорежущая сталь. Из этого материала изготовляется около 66% инструмента, из твердых сплавов —около 32% инструмента. Сравнение же применяемости каждой группы материалов по объему снимаемой стружки дает иную картину распространенности инструмента. Так, твердосплавным инструментом снимается приблизительно 68% стружки, инструментом из быстрорежущих сталей — около 28%, на долю остальных групп материалов приходится только 4%. Чтобы обеспечить качественную высокопроизводительную механическую обработку, материалы, применяемые при изготовлении режущей части инструментов, должны обладать следующими основными свойствами:

1) высокой твердостью, заметно превосходящей твердость обрабатываемого материала;

2) высокой прочностью, так как режущая часть при резании подвергается значительным нагрузкам, которые не должны вызы¬вать разрушение и заметное пластическое деформирование режущей части;

3) высокой теплостойкостью , характеризующейся наивысшей температурой, при которой инструментальный материал сохра¬няет свою твердость (режущие свойства); теплостойкость дает представление о твердости инструментального материала при раз-личных температурах его нагрева в процессе резания;

4) мало чувствительностью к циклическим колебаниям темпера¬туры, возникающим в условиях прерывистого резания и неравномерного припуска на обработку и вызывающим термомеханическую усталость материала, способствующую появлению усталостных трещин на режущей части инструмента;

5) высокой износостойкостью —способностью инструментального материала сопротивляться износу инструмента по его передней и задней поверхностям в процессе резания

Кроме перечисленных основных требований к инструментальным материалам к ним предъявляются и другие. Например, высокая теплопроводность, способствующая отводу теплоты из зоны резания. Инструментальные материалы должны обладать и определенной технологичностью, к которой относят закаливаемость, прокаливаемость, устойчивость против перегрева, окисления, отсутствие склонности к образованию трещин при напайке, заточке и доводке, свариваемость, шлифуемость и т.д., а также недефицитностью и экономичностью. Перечисленные требования часто взаимно противоречивы: повышение твердости инструментального материала, как правило, сопровождается снижением прочности, ухудшением некоторых технологических свойств, высокая прочность — ухудшением обрабатываемости и некоторых других технологических свойств, повышением стоимости из-за использования дефицитных материалов.