22. Приведите марки материалов применяемые для изготовления режущего инструмента?

В процессе резания режущая часть инструмента, непосредственно соприкасается с обрабатываемым материалом, подвергается большим давлениям, трению и нагреву, что приводит к износу инструмента, а иногда и к полному его разрушению. Поэтому к материалам, используемым для изготовления режущего инструмента предъявляются определенные требования:

1. обеспечение достаточной твердости и прочности, определяемых соответственно твердостью HRC материалов, пределом прочности при изгибе σ_и, пределом прочности при сжатии σ_с и ударной вязкостью ɑ_n;

2. износостойкости при высоких температурах в течении продолжительного времени, т.е. теплостойкости;

Для изготовления режущего инструмента применяют:

– стали углеродистые, легированные, быстрорежущие и конструкционные;

– твердые сплавы;

– минералокерамические материалы;

– алмазы, эльбор;

– абразивные материалы.

Инструментальные углеродистые стали содержат 0,6 – 1,4 % углерода, от которого зависят их свойства. Марки инструментальных углеродитсых сталей и их химический состав приведены в ГОСТ 1435 ̶ 74. После термической обработки эти стали имеют твердость HRC 58 – 64, и выдерживает температуру нагрева до 200 – 250 ºС, а при большей температуре нагрева его твердость резко снижается и разрушается. Наибольшее применение для изготовления режущего инструмента имеют инструментальные стали марок У10А и У12А.

Инструментальные легированные стали содержат дополнительные легирующие элементы (присадки хрома, молибдена, ванадия и др.). После термической обработки инструмент их этих сталей в процессе резания выдерживает температуру нагрева до 250 – 300 ºС, что позволяет увеличить скорость резания примерно в 1,2 – 1,4 раза. Химический состав инструментальных легированных сталей и марки устанавливает ГОСТ 5950 ̶ 73. для изготовления режущего инструмента наиболее часто используют: хромокремнистую 9ХС, хромофольфрамовую ХВ5 и хромовольфрамомарганцовистую ХВГ.

Инструментальные бысторежущие и конструкционные стали. Инструмент изготовленный из стали содержащей 6 – 19 % вольфрама и 3 – 4,6 % хрома, выдерживает в процессе резания нагрев до температуры 600 ºС, не теряя при этом своих режущих свойств. Такую сталь часто называют быстрорежущей. После термической обработки эти стали имеют твердость HRC 62 – 63 и может работать при скоростях резания в 2 – 3 раза выше, чем инструмент, изготовленный из инструментальных сталей. Увеличение в быстрорежущей стали содержания ванадия и дополнительное легирование кобальтом значительно повышает износостойкость (твердость, теплостойкость). Марки быстрорежущих сталей и их химический состав приведены в ГОСТ 19265 – 73.

Твердые спеченные сплав – подразделяются на группы:

1. вольфрамовые (ВК3, ВК4, ВК8, ВК6). Данные сплавы нашли широкое применение для обработки чугунов, цветных металлов и их сплавов и неметаллических материалов, титана и титановых сплавов, стальных поковок и отливок при работе по корке и окалине с равномерным сечением среза, правке шлифовальных кругов;

2. титано-вольфрамовые и титано-тантало-вольфрамовые (Т5К10, Т15К6, Т30К4, Т5К12, ТТ10К8-Б, ТТ20К9, ТТ7К12). Данные сплавы применяют для обработки широкого спектра сталей, кроме этого данные сплавы применяют для неравномерного сечения среза и прерывистом резании, для чернового и чистового точения труднообрабатываемы сталей и сплавов, харопрочных сталей и т.д.

3. минералокерамические материалы в отдельных случаях успешно заменяют твердые сплавы (термокорунда, микролит), вупускаемые в виде пластинок, изготавливаемых из глинозема (AL₂O₃) прессованием и термической обработкой. Такие пластинки значительно дешевле пластинок из твердого сплава. Керамические материалы имеют высокую твердость (HRC 89 – 95), теплостойкость (около 1200 ºС) и износостойкость, что позволяет использовать их на высоких скоростях резания. Недостаток керамических материалов – их большая хрупкость.

4. алмаз – является самым твердым из всех материалов, не поддается воздействию кислот и щелочей (за исключением смеси серной кислоты с двухромовокислым калием), имеет небольшой коэффициент трения и слабую способность к слипанию, свариванию с металлами (кроме железа и его сплавов с углеродом), высокую теплостойкость (до 850 ºС), износостойкость и обеспечивает получения у инструмента острой режущей кромки. Недостатком алмазов является их хрупкость (предел прочности при изгибе до 400 МПа) и дороговизна. Большое распространение получили искусственные алмазы получаемые из графита при высоких давлениях и температурах. Алмазные резцы применяются, в основном, в качестве, отделочного инструмента при резании цветных металлов, сплавов и неметаллических материалов, для правки шлифовальных кругов.

5. эльбор – сверхтвердый синтетический материал, обладает большой твердостью (90000 МПа), высокой теплостойкостью (до 1400 ºС), химически инертен к углеродосодержащим материалам и более прочен, чем алмаз (до 100 кгс/мм²), а по этому инструмент изготовленный из эльбора, имеет высокую износостойкость. Из порошкового эльбора изготавливают шлифовальные круги и другие абразивные инструменты, а из эльбора в виде столбиков (поликристаллов) – резцы.