المتطلبات الرئيسية لمواد الأدوات هي الصلابة ، ومقاومة التآكل ، والحرارة ، وما إلى ذلك. يسمح الامتثال لهذه المعايير بالقطع. من أجل اختراق الطبقات السطحية للمنتج الذي تتم معالجته ، يجب أن تكون الشفرات الخاصة بقص جزء العمل مصنوعة من سبائك قوية. يمكن أن تكون الصلابة طبيعية أو مكتسبة.
على سبيل المثال ، من السهل قطع الفولاذ المصنوع في المصنع. بعد المعالجة الميكانيكية والحرارية وكذلك الطحن والشحذ يزداد مستوى القوة والصلابة.
كيف يتم تحديد الصلابة؟
يمكن تعريف الخاصية بطرق مختلفة. تتميز فولاذ الأدوات بصلابة روكويل ، والصلابة لها تسمية رقمية ، بالإضافة إلى الحرف HR بمقياس A أو B أو C (على سبيل المثال ، HRC). يعتمد اختيار مادة الأداة على نوع المعدن الذي تتم معالجته.
الأداء الأكثر استقرارًا وشفرات التآكل المنخفضة ذلكتمت معالجتها بالحرارة ، ويمكن تحقيقها باستخدام HRC من 63 أو 64. عند القيمة المنخفضة ، فإن خصائص مواد الأدوات ليست عالية جدًا ، وعند الصلابة العالية ، تبدأ في الانهيار بسبب هشاشتها.
المعادن ذات الصلابة HRC 30-35 يتم تشكيلها بشكل مثالي باستخدام أدوات حديدية تمت معالجتها حرارياً باستخدام HRC من 63 إلى 64. وبالتالي ، فإن نسبة مؤشرات الصلابة هي 1: 2.
لمعالجة المعادن باستخدام HRC 45-55 ، يجب استخدام الأدوات التي تعتمد على السبائك الصلبة. فهرسهم هو HRA 87-93. يمكن استخدام المواد ذات الأساس التركيبي على الفولاذ المقوى.
قوة مواد الأداة
أثناء عملية القطع ، يتم تطبيق قوة 10 كيلو نيوتن أو أكثر على جزء العمل. إنه يثير جهدًا عاليًا ، مما قد يؤدي إلى تدمير الأداة. لتجنب ذلك ، يجب أن يكون لمواد القطع عامل أمان عالي.
أفضل مزيج من خصائص القوة له أدوات فولاذية. جزء العمل المصنوع منها يتحمل تمامًا الأحمال الثقيلة ويمكن أن يعمل في الضغط والالتواء والانحناء والتمدد.
تأثير درجة حرارة التسخين الحرجة على شفرات الأداة
عندما يتم إطلاق الحرارة عند قطع المعادن ، فإن شفراتها عرضة للتسخين ، إلى حد كبير - الأسطح. عندما تكون درجة الحرارة أقل من العلامة الحرجة (لكل مادة لها خاصيتها)الهيكل والصلابة لا تتغير. إذا أصبحت درجة حرارة التسخين أعلى من المعيار المسموح به ، ينخفض مستوى الصلابة. تسمى درجة الحرارة الحرجة صلابة حمراء.
ماذا يعني مصطلح "صلابة حمراء"؟
الصلابة الحمراء هي خاصية المعدن الذي يتوهج باللون الأحمر الداكن عند تسخينه إلى درجة حرارة 600 درجة مئوية. يشير المصطلح إلى أن المعدن يحتفظ بصلابته ومقاومته للتآكل. في جوهرها ، إنها القدرة على تحمل درجات الحرارة العالية. للمواد المختلفة هناك حد ، من 220 إلى 1800 درجة مئوية
كيف يمكن زيادة أداء أداة القطع؟
تتميز أدوات أداة القطع بوظائفها المتزايدة مع زيادة مقاومة درجات الحرارة وتحسين إزالة الحرارة المتولدة على الشفرة أثناء القطع. الحرارة ترفع درجة الحرارة
كلما تمت إزالة المزيد من الحرارة من الشفرة في عمق الجهاز ، انخفضت درجة الحرارة على سطح التلامس. يعتمد مستوى التوصيل الحراري على التركيب والتسخين.
على سبيل المثال ، يتسبب محتوى عناصر مثل التنجستن والفاناديوم في الفولاذ في انخفاض الموصلية الحرارية ، ويؤدي مزيج من التيتانيوم والكوبالت والموليبدينوم إلى زيادتها.
ما الذي يحدد معامل الاحتكاك الانزلاقي؟
يعتمد معامل الاحتكاك الانزلاقي على التركيب والخصائص الفيزيائية لأزواج المواد الملامسة ، وكذلك على قيمة الضغط على الأسطح ،تتعرض للاحتكاك والانزلاق. يؤثر المعامل على مقاومة التآكل للمادة.
يستمر تفاعل الأداة مع المادة التي تمت معالجتها مع اتصال ثابت متحرك.
كيف تتصرف المواد الآلية في هذه الحالة؟ أنواعها تبلى بالتساوي
تتميز بـ:
- القدرة على محو المعدن الذي يتلامس معه ؛
- القدرة على إظهار مقاومة التآكل ، أي مقاومة تآكل مادة أخرى.
ارتداء شفرة يحدث في كل وقت. نتيجة لذلك ، تفقد الأجهزة خصائصها ، كما يتغير شكل سطح العمل الخاص بها.
قد تختلف مقاومة التآكل وفقًا لظروف القطع.
ما هي المجموعات التي يتم تقسيم فولاذ الأدوات إليها؟
يمكن تقسيم المواد الأساسية إلى الفئات التالية:
- سيرميت (سبائك صلبة) ؛
- سيرميت ، أو سيراميك معدني ؛
- نيتريد البورون على أساس مادة تركيبية ؛
- الماس الاصطناعي ؛
- أدوات من الفولاذ الكربوني.
يمكن أن تكون أداة الحديد من الكربون والسبائك والسرعة العالية.
أدوات فولاذية أساسها الكربون
بدأ استخدام المواد الكربونية في صنع الأدوات. سرعة قصها بطيئة.
كيف يتم تمييز فولاذ الأدوات؟ يتم تحديد المواد بحرف (على سبيل المثال ، "U" تعني الكربون) ، بالإضافة إلى رقم (مؤشرات أعشار نسبة مئوية من محتوى الكربون). يشير وجود الحرف "أ" في نهاية العلامة إلى الجودة العالية للصلب (محتوى المواد مثل الكبريت والفوسفور لا يتجاوز 0.03٪).
مادة الكربون لها صلابة 62-65 HRC ومقاومة درجات الحرارة المنخفضة.
تُستخدم درجاتU9 و U10A من مواد الأدوات في تصنيع المناشير ، وسلسلة U11 و U11A و U12 مصممة للصنابير اليدوية والأدوات الأخرى.
مستوى مقاومة درجات الحرارة لفولاذ سلسلة U10A ، U13A هو 220 درجة مئوية ، لذلك يوصى باستخدام أدوات مصنوعة من هذه المواد بسرعة قطع 8-10 م / دقيقة.
سبائك الحديد
يمكن أن تكون مادة الأداة المخلوطة من الكروم والكروم والسيليكون والتنغستن والكروم والتنغستن ، مع مزيج من المنغنيز. يشار إلى هذه السلسلة بالأرقام ، ولديها أيضًا علامات بالأحرف. يشير الشكل الأيسر الأول إلى معامل محتوى الكربون بالأعشار إذا كان محتوى العنصر أقل من 1٪. تمثل الأرقام الموجودة على اليمين متوسط محتوى صناعة السبائك كنسبة مئوية.
درجة مادة الأداة X مناسبة لصنع الصنابير والقوالب. فولاذ B1 مناسب لعمل المثاقب الصغيرة ، والصنابير ، وموسعات الثقوب.
مستوى مقاومة درجات الحرارة للمواد المسبوكة هو 350-400 درجة مئوية ، وبالتالي فإن سرعة القطع أسرع مرة ونصف من سرعة القطعسبيكة الكربون
ما هي سبائك الفولاذ عالية الجودة المستخدمة؟
تُستخدم العديد من مواد أدوات القطع السريعة في تصنيع المثاقب ، ووحدات التراكم والصنابير. يتم تمييزها بالأحرف بالإضافة إلى الأرقام. المكونات الهامة للمواد هي التنجستن والموليبدينوم والكروم والفاناديوم.
HSS مقسمة إلى فئتين: أداء عادي وعالي.
فولاذ عادي الأداء
فئة الحديد ذات المستوى الطبيعي للأداء تشمل الدرجات R18 و R9 و R9F5 وسبائك التنجستن مع خليط من الموليبدينوم من سلسلة R6MZ ، R6M5 ، والتي تحتفظ بصلابة لا تقل عن HRC 58 عند 620 درجة مئوية. مناسبة للفولاذ الكربوني وسبائك منخفضة ، وحديد الزهر الرمادي وسبائك غير حديدية.
فولاذ عالي الأداء
تتضمن هذه الفئة الدرجات R18F2 و R14F4 و R6M5K5 و R9M4K8 و R9K5 و R9K10 و R10K5F5 و R18K5F2. إنهم قادرون على الحفاظ على HRC 64 في درجات حرارة من 630 إلى 640 درجة مئوية. تتضمن هذه الفئة مواد الأدوات فائقة الصلابة. إنه مصمم للحديد والسبائك التي يصعب تصنيعها وكذلك التيتانيوم.
المعادن الصلبة
هذه المواد هي:
- سيرميت ؛
- سيراميك معدني
يعتمد شكل الألواح على خصائص الميكانيكا. تعمل هذه الأدوات بسرعة قص عالية مقارنة بالمواد عالية السرعة.
سيراميك معدني
كربيد سيرميت هي:
- التنغستن ؛
- التنغستن التيتانيوم
- تنجستن مع ادراج التيتانيوم و التنتالوم
سلسلة VK تشمل التنجستن والتيتانيوم. زادت الأدوات القائمة على هذه المكونات من مقاومة التآكل ، لكن مستوى مقاومتها للصدمات منخفض. الأجهزة على هذا الأساس تستخدم لمعالجة الحديد الزهر.
سبائك التنغستن - التيتانيوم - الكوبالت قابلة للتطبيق على جميع أنواع الحديد.
يتم استخدام توليف التنجستن والتيتانيوم والتنتالوم والكوبالت في حالات خاصة عندما تكون المواد الأخرى غير فعالة.
تتميز درجات الكربيد بمستوى عالٍ من مقاومة درجات الحرارة. يمكن للمواد المصنوعة من التنجستن الحفاظ على خصائصها مع HRC 83-90 ، والتنغستن مع التيتانيوم - مع HRC 87-92 عند درجة حرارة 800 إلى 950 درجة مئوية ، مما يجعل من الممكن العمل بسرعات قطع عالية (من 500 م / دقيقة إلى 2700 م / دقيقة عند تصنيع الألمنيوم).
لأجزاء المعالجة المقاومة للصدأ ودرجات الحرارة المرتفعة ، يتم استخدام أدوات من سلسلة سبائك الحبوب الدقيقة OM. الصف VK6-OM مناسب للتشطيب ، بينما VK10-OM و VK15-OM مناسبان لنصف التشطيب والتخشين.
أكثر كفاءة عند العمل مع الأجزاء "الصعبة" هي مواد الأدوات فائقة الصلابة من سلسلة BK10-XOM و BK15-XOM. يستبدلون كربيد التنتالوم بكربيد الكروم ، مما يجعلهم أكثر متانة حتى عند تعرضهم لدرجات حرارة عالية.
من أجل زيادة مستوى قوة الصفيحة الصلبة ، يلجأون إلى طلاءها بغشاء واقي. يتم استخدام كربيد التيتانيوم والنتريد والكربونيت ، والتي يتم تطبيقها في طبقة رقيقة جدًا. السماكة من 5 إلى 10 ميكرون. نتيجة لذلك ، يتم تكوين طبقة من كربيد التيتانيوم دقيق الحبيبات. هذه الإدخالات لها ثلاثة أضعاف عمر الأداة للإدخالات غير المطلية ، مما يزيد من سرعة القطع بنسبة 30٪.
في بعض الحالات ، يتم استخدام مواد سيرميت ، والتي يتم الحصول عليها من أكسيد الألومنيوم مع إضافة التنجستن والتيتانيوم والتنتالوم والكوبالت.
سيراميك معدني
السيراميك المعدني TsM-332 يستخدم لأدوات القطع. لديها مقاومة درجات الحرارة العالية. مؤشر الصلابة HRC من 89 إلى 95 عند 1200 درجة مئوية. أيضًا ، تتميز المادة بمقاومة التآكل ، مما يسمح بمعالجة الفولاذ والحديد الزهر والسبائك غير الحديدية بسرعات قطع عالية.
لصنع أدوات القطع ، يتم استخدام سيرميت من سلسلة B أيضًا ، وهو يعتمد على الأكسيد والكربيد. يساعد إدخال كربيد المعدن ، وكذلك الموليبدينوم والكروم في تكوين السيراميك المعدني ، على تحسين الخواص الفيزيائية والميكانيكية للسيرميت ويزيل هشاشته. يتم زيادة سرعة القطع. يعتبر نصف التشطيب والتشطيب باستخدام أداة قائمة على السيرمت مناسبًا لحديد الدكتايل الرمادي والفولاذ الذي يصعب تصنيعه بالآلة وعدد من المعادن غير الحديدية. تتم العملية بسرعة 435-1000 م / دقيقة. قطع السيراميك مقاومة للحرارة. صلابته هي HRC90-95 عند 950-1100 درجة مئوية
لمعالجة الحديد المتصلب ، والحديد الزهر المتين ، وكذلك الألياف الزجاجية ، يتم استخدام أداة ، يتم قطع جزء منها من مواد صلبة تحتوي على نيتريد البورون والماس. معامل صلابة إلبور (نيتريد البورون) هو نفس مؤشر صلابة الماس. مقاومته لدرجة الحرارة هي ضعف مقاومة الأخير. تتميز Elbor بخمولها في المواد الحديدية. حد قوة البلورات المتعددة في الضغط هو 4-5 جيجا باسكال (400-500 كجم / مم2) ، وفي الانحناء - 0.7 جيجا باسكال (70 كجم / مم 2 ). مقاومة درجة الحرارة تصل إلى 1350-1450 درجة مئوية
وتجدر الإشارة أيضًا إلى كرات الماس الاصطناعية من سلسلة ASB والكربونادو من سلسلة ASPK. النشاط الكيميائي للأخير تجاه المواد المحتوية على الكربون أعلى. هذا هو السبب في استخدامه عند شحذ الأجزاء المصنوعة من المعادن غير الحديدية ، والسبائك التي تحتوي على نسبة عالية من السيليكون ، والمواد الصلبة VK10 ، و VK30 ، وكذلك الأسطح غير المعدنية.
عمر الأداة للقواطع الكربونية هو 20-50 مرة من عمر السبائك الصلبة.
ما السبائك المستخدمة في الصناعة؟
يتم إصدار مواد مفيدة في جميع أنحاء العالم. الأنواع المستخدمة في روسيا والولايات المتحدة وأوروبا ، في معظمها ، لا تحتوي على التنجستن. ينتمون إلى سلسلة KNT016 و TN020. أصبحت هذه الطرز بديلاً للعلامات التجارية T15K6 و T14K8 و VK8. يتم استخدامها لمعالجة الفولاذ للهياكل والفولاذ المقاوم للصدأ ومواد الأدوات.
متطلبات جديدة لمواد الأدوات بسبب نقص التنجستن وكوبالت. مع هذا العامل بالتحديد ، يتم تطوير طرق بديلة للحصول على سبائك صلبة جديدة لا تحتوي على التنجستن باستمرار في الولايات المتحدة الأمريكية والدول الأوروبية وروسيا.
على سبيل المثال ، تحتوي مواد سلسلة Titan 50 و 60 و 80 و 100 المصنعة من قبل شركة Adamas Carbide Co الأمريكية على كربيد وتيتانيوم وموليبدينوم. تشير زيادة الرقم إلى درجة قوة المادة. تشير خصائص مواد الأداة لهذا الإصدار إلى مستوى عالٍ من القوة. على سبيل المثال ، تبلغ قوة سلسلة Titan100 1000 ميجا باسكال. إنها منافسة للسيراميك.
