ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Требования, предъявляемые к инструментальным материалам из "Основы теории резания металлов " В процессе резания вследствие превращения механической энергии в тепловую со стороны детали на инструмент действует мощный тепловой поток, в результате чего на передней поверхности инструмента устанавливается весьма высокая температура е — 800 -ь 900 С. Из-за интенсивного разогревания контактные поверхности инструмента теряют свою исходную твердость, размягчаются и быстро изнашиваются. На рис. 2 показано уменьшение твердости различных инструментальных материалов при нагревании, из которого видно, что такая сталь как У10 уже при температурах более 300 С настолько снижает свою твердость, что резание ею становится невозможным. Поэтому третьим требованием, предъявляемым к инструментальному материалу, является его высокая теплостойкость. Под теплостойкостью инструментального материала понимают способность материала сохранять при нагреве твердость, достаточную для осуществления процесса резания. Теплостойкость является важнейшим показателем качества инструментального материала, так как для инструмента важна не только исходная.твердость, но и то, как эта твердость сохраняется при нагревании инструмента в процессе резания. Теплостойкость инструментального материала при резании можно характеризовать так называемой критйческой температурой. Эта температура, устанавливающаяся в процессе резания, при которой инструментальный материал еще не теряет своих режущих свойств, и инструмент, из которого он изготовлен, способен резать. [c.12] В результате перемещения стружки по передней поверхности и поверхности резания по задней поверхности с большой скоростью, доходящей до 250—350 м/мин, при высоких контактных напряжениях и температурах рабочие поверхности инструмента изнашиваются, В связи с этим четвертым требованием, предъявляемым к инструментальному материалу, является его высокая износостойкость. Под износостойкостью понимают способность инструментального материала сопротивляться при резании удалению его частиц с контактных поверхностей инструмента. Износостойкость материала зависит от его твердости, прочности и теплостойкости, возрастая при их увеличении. [c.13] Немаловажное значение для улучшения качества инструментального материала имеет повышение его теплопроводности. Чем выше теплопроводность материала, тем меньше опасность возникновения шлифовочных ожогов и трещин на лезвиях инструмента при заточке. Кроме того, при возрастании теплопроводности улучшаются условия отвода тепла из зоны резания, что снижает температуру резания 6 и повышает износостойкость инструмента. Высокая теплопроводность является пятым требованием к инструментальному материалу. [c.13] Шестое и последнее из основных требований относится к экономичности инструментального материала. В отечественной машиностроительной промышленности работает большое количество металлорежущих станков, многие из которых оснащены несколькими инструментами. Большое количество инструментов, эксплуатируемых в промышленности, требует соответствующего расхода инструментального материала. Поэтому инструментальный материал должен быть по возможности дешевым и не содержать дефицитных элементов. [c.13] Вследствие отсутствия в стали легирующих химических элементов углеродистые стали хорошо шлифуются и являются дешевым инструментальным материалом. [c.14] К недостаткам углеродистых сталей следует отнести низкую закаливаемость, требующую закалки с охлаждением в воде, что увеличивает напряжения и деформации в закаленном инструменте и способствует образованию трещин. Но главным недостатком углеродистых сталей является их низкая теплостойкость (б р == 200 — 250° С). При более высоких температурах нагрева в процессе резания в результате структурных превращений твердость углеродистых сталей резко снижается и лезвия инструментов, быстро изнашиваясь, не в состоянии резать обрабатываемый материал. Низкая теплостойкость ограничивает область применения углеродистых инструментальных сталей при изготовлении высокопроизводительных инструментов. Из углеродистых сталей изготовляют ручные (слесарные) инструменты и машинные инструменты, работающие с низкими скоростями резания. Например, из стали У12А изготовляют ручные развертки, метчики и плашки, из стали У13 — шаберы и напильники и из стали У9А — зубила. Машинные инструменты (метчики, плашки, развертки, сверла, зенкеры и концевые фрезы) изготовляют из стали У12А. [c.14] Износостойкость углеродистых инструментальных сталей, особенно при невысоких скоростях резания, может быть значительно повышена при добавлении в них в небольших количествах хрома, марганца, вольфрама и кремния. Такие инструментальные стали получили название легированных. [c.14] Наибольшее распространение получили стали ХВ5, ХВГ, 9ХС. Сталь ХВ5 закаливается в воде при температуре нагрева 820—840° С и подвергается отпуску при температуре 150—180° С. Присутствие в стали большого числа сложных карбидов при высокой концентрации углерода в мартенсите позволяет получить весьма высокую твердость НЯС 65—67). Сталь ХВ5 плохо прокаливается и по прочности не уступает стали У12А, но вследствие большой твердости с ладает высоким сопротивлением малым пластическим деформациям и изготовленные из нее инструменты имеют высокую формоустойчивость лезвий. Эта сталь применяется для изготовления разверток и фасонных резцов, работающих при невысоких скоростях резания. [c.14] Сталь 9ХС закаливается в масле при температуре нагрева 865— 875° С и отпускается при температуре 150—180 С, приобретая твердость HR 63—64. Сталь обладает хорошей прокаливаемостью и закаливаемостью. Благодаря закалке в масле деформация инструмента, изготовленного из стали 9ХС, уменьшается. Содержание в стали кремния уменьшает чувствительность к перегреву, споЛ б-ствует сохранению мелкого зерна и обеспечивает равномерное распределение карбидов по сечению инструмента. К недостаткам стали 9ХС следует отнести склонность к обезуглероживанию и плохую обрабатываемость резанием по шероховатости обработанной поверхности. Высокая карбидная однородность стали 9ХС делает ее особо пригодной для изготовления инструментов с тонкими режущими элементами (малого диаметра сверл, разверток, метчиков, плашек и концевых фрез). [c.15] Все рассмотренные легированные стали имеют теплостойкость, мало отличающуюся от теплостойкости стали У12А (о р a 250° С), а поэтому инструменты, изготовленные из указанных сталей, могут работать только при низкой скорости резания. [c.15] Вернуться к основной статье