Die Hauptanforderungen an Werkzeugmaterialien sind Härte, Verschleißfestigkeit, Hitze usw. Die Einh altung dieser Kriterien ermöglicht das Schneiden. Um in die Oberflächenschichten des zu verarbeitenden Produkts einzudringen, müssen die Klingen zum Schneiden des Arbeitsteils aus starken Legierungen bestehen. Härte kann natürlich oder erworben sein.
Zum Beispiel sind fabrikgefertigte Werkzeugstähle leicht zu schneiden. Nach mechanischer und thermischer Bearbeitung sowie Schleifen und Schärfen nimmt ihre Festigkeit und Härte zu.
Wie wird die Härte bestimmt?
Merkmal kann auf verschiedene Weise definiert werden. Werkzeugstähle haben eine Rockwell-Härte, die Härte hat eine numerische Bezeichnung sowie den Buchstaben HR mit einer Skala von A, B oder C (z. B. HRC). Die Wahl des Werkzeugmaterials hängt von der Art des zu bearbeitenden Metalls ab.
Die stabilste Leistung und die verschleißärmsten Klingen, die es gibtwärmebehandelt wurden, kann mit einem HRC von 63 oder 64 erreicht werden. Bei einem niedrigeren Wert sind die Eigenschaften von Werkzeugmaterialien nicht so gut und bei hoher Härte beginnen sie aufgrund von Sprödigkeit zu bröckeln.
Metalle mit einer Härte von HRC 30-35 werden perfekt mit Eisenwerkzeugen bearbeitet, die mit einer HRC von 63-64 wärmebehandelt wurden. Somit beträgt das Verhältnis der Härteindikatoren 1:2.
Zur Bearbeitung von Metallen mit HRC 45-55 sollten Werkzeuge verwendet werden, die auf Hartlegierungen basieren. Ihr Index ist HRA 87-93. Kunststoffbasierte Materialien können auf gehärteten Stählen verwendet werden.
Stärke der Werkzeugmaterialien
Während des Schneidvorgangs wird eine Kraft von 10 kN oder mehr auf das Arbeitsteil ausgeübt. Es entsteht Hochspannung, die zur Zerstörung des Werkzeugs führen kann. Um dies zu vermeiden, müssen Schneidstoffe einen hohen Sicherheitsfaktor aufweisen.
Die beste Kombination von Festigkeitseigenschaften haben Werkzeugstähle. Der daraus hergestellte Arbeitsteil hält schweren Belastungen perfekt stand und kann in Kompression, Torsion, Biegung und Dehnung funktionieren.
Auswirkung der kritischen Heiztemperatur auf Werkzeugklingen
Wenn beim Schneiden von Metallen Wärme freigesetzt wird, werden deren Klingen stärker erhitzt - Oberflächen. Wenn die Temperatur unter der kritischen Marke liegt (für jedes Material hat es seine eigene)Struktur und Härte ändern sich nicht. Wenn die Erwärmungstemperatur höher als die zulässige Norm wird, sinkt der Härtegrad. Die kritische Temperatur wird als Rothärte bezeichnet.
Was bedeutet der Begriff "Rothärte"?
Rote Härte ist die Eigenschaft eines Metalls, dunkelrot zu leuchten, wenn es auf eine Temperatur von 600 °C erhitzt wird. Der Begriff impliziert, dass das Metall seine Härte und Verschleißfestigkeit behält. Im Kern ist es die Fähigkeit, hohen Temperaturen standzuh alten. Für verschiedene Materialien gibt es eine Grenze, von 220 bis 1800 ° C.
Wie kann die Leistung von Schneidwerkzeugen gesteigert werden?
Die Schneidstoffe des Schneidwerkzeugs zeichnen sich durch erhöhte Funktionalität bei gleichzeitig erhöhter Temperaturbeständigkeit und verbesserter Abfuhr der beim Schneiden an der Schneide entstehenden Wärme aus. Hitze erhöht die Temperatur.
Je mehr Wärme von der Klinge tief in das Gerät abgeführt wird, desto niedriger ist die Temperatur an ihrer Kontaktfläche. Die Höhe der Wärmeleitfähigkeit hängt von der Zusammensetzung und Erwärmung ab.
Zum Beispiel führt der Geh alt an Elementen wie Wolfram und Vanadium in Stahl zu einer Abnahme der Wärmeleitfähigkeit und eine Beimischung von Titan, Kob alt und Molybdän zu einer Erhöhung.
Was bestimmt den Gleitreibungskoeffizienten?
Der Gleitreibungskoeffizient hängt von der Zusammensetzung und den physikalischen Eigenschaften der sich berührenden Materialpaarungen sowie vom Spannungswert der Oberflächen ab,Reibung und Schlupf ausgesetzt. Der Koeffizient beeinflusst die Verschleißfestigkeit des Materials.
Die Interaktion des Werkzeugs mit dem bearbeiteten Material erfolgt in ständigem Bewegungskontakt.
Wie verh alten sich Instrumentalmaterialien in diesem Fall? Arten von ihnen nutzen sich gleichermaßen ab.
Sie sind gekennzeichnet durch:
- die Fähigkeit, das Metall zu löschen, mit dem es in Kontakt kommt;
- Verschleißfestigkeit, d. h. dem Abrieb eines anderen Materials zu widerstehen.
Blattverschleiß tritt ständig auf. Dadurch verlieren die Geräte ihre Eigenschaften und auch die Form ihrer Arbeitsfläche verändert sich.
Die Verschleißfestigkeit kann je nach Schnittbedingungen variieren.
In welche Gruppen werden Werkzeugstähle eingeteilt?
Instrumentale Hauptmaterialien können in die folgenden Kategorien eingeteilt werden:
- Cermet (harte Legierungen);
- Cermets oder Mineralkeramiken;
- Bornitrid auf Kunststoffbasis;
- synthetische Diamanten;
- Werkzeugstähle auf Kohlenstoffbasis.
Werkzeugeisen kann Kohlenstoff, Legierung und Hochgeschwindigkeitseisen sein.
Werkzeugstähle auf Kohlenstoffbasis
Kohlenstoffh altige Materialien wurden zur Herstellung von Werkzeugen verwendet. Ihre Schnittgeschwindigkeit ist langsam.
Wie werden Werkzeugstähle gekennzeichnet? Materialien werden mit einem Buchstaben (z. B. "U" bedeutet Kohlenstoff) sowie einer Zahl (Indikatoren für Zehntelprozent des Kohlenstoffgeh alts) bezeichnet. Das Vorhandensein des Buchstabens „A“am Ende der Kennzeichnung weist auf die hohe Qualität des Stahls hin (der Geh alt an Substanzen wie Schwefel und Phosphor überschreitet nicht 0,03 %).
Kohlenstoffmaterial hat eine Härte von 62-65 HRC und eine Beständigkeit gegen niedrige Temperaturen.
U9- und U10A-Qualitäten von Werkzeugmaterialien werden bei der Herstellung von Sägen verwendet, und die Serien U11, U11A und U12 sind für Handgewindebohrer und andere Werkzeuge konzipiert.
Die Temperaturbeständigkeit von Stählen der Serien U10A, U13A beträgt 220 °C, daher wird empfohlen, Werkzeuge aus solchen Materialien mit einer Schnittgeschwindigkeit von 8-10 m/min zu verwenden.
Legiertes Eisen
Legierter Werkzeugwerkstoff kann Chrom, Chrom-Silizium, Wolfram und Chrom-Wolfram mit einer Beimischung von Mangan sein. Solche Serien sind durch Zahlen gekennzeichnet und haben auch Buchstabenmarkierungen. Die erste linke Zahl gibt den Koeffizienten des Kohlenstoffgeh alts in Zehnteln an, wenn der Geh alt des Elements weniger als 1 % beträgt. Die Zahlen auf der rechten Seite stellen den durchschnittlichen Legierungsgeh alt in Prozent dar.
Der Schneidstoff Sorte X eignet sich zur Herstellung von Gewindebohrern und Matrizen. B1-Stahl eignet sich zur Herstellung kleiner Bohrer, Gewindebohrer und Reibahlen.
Die Temperaturbeständigkeit von legierten Stoffen beträgt 350-400 °C, daher ist die Schnittgeschwindigkeit eineinhalb Mal höher als fürKohlenstofflegierung.
Wofür werden hochlegierte Stähle verwendet?
Bei der Herstellung von Bohrern, Senkern und Gewindebohrern kommen verschiedene schnell zerspanende Werkstoffe zum Einsatz. Sie sind sowohl mit Buchstaben als auch mit Zahlen beschriftet. Wichtige Bestandteile der Materialien sind Wolfram, Molybdän, Chrom und Vanadium.
HSS werden in zwei Kategorien unterteilt: normale und hohe Leistung.
Stähle mit normaler Leistung
Die Kategorie von Eisen mit normalem Leistungsniveau umfasst die Sorten R18, R9, R9F5 und Wolframlegierungen mit einer Beimischung von Molybdän der Reihen R6MZ, R6M5, die bei 620 ° C eine Härte von mindestens HRC 58 beibeh alten. Geeignet für unlegierte und niedriglegierte Stähle, Grauguss und Nichteisenlegierungen.
Hochleistungsstähle
Diese Kategorie umfasst die Klassen R18F2, R14F4, R6M5K5, R9M4K8, R9K5, R9K10, R10K5F5, R18K5F2. Sie sind in der Lage, HRC 64 bei Temperaturen von 630 bis 640 °C zu h alten. Diese Kategorie umfasst superharte Werkzeugmaterialien. Es ist für schwer zerspanbare Eisen und Legierungen sowie Titan ausgelegt.
Hartmetalle
Solche Materialien sind:
- cermet;
- Mineralkeramik.
Die Form der Platten hängt von den Eigenschaften der Mechanik ab. Diese Werkzeuge arbeiten im Vergleich zu Hochgeschwindigkeitsmaterial mit hoher Schnittgeschwindigkeit.
Metallkeramik
Cermet-Karbide sind:
- Wolfram;
- Wolframtitan;
- Wolfram unter Einschluss von Titan und Tantal.
Die VK-Serie umfasst Wolfram und Titan. Werkzeuge, die auf diesen Komponenten basieren, haben eine erhöhte Verschleißfestigkeit, aber ihre Schlagfestigkeit ist gering. Geräte auf dieser Basis werden zur Bearbeitung von Gusseisen eingesetzt.
Wolfram-Titan-Kob alt-Legierung ist auf alle Arten von Eisen anwendbar.
Die Synthese von Wolfram, Titan, Tantal und Kob alt wird in Sonderfällen eingesetzt, wenn andere Materialien unwirksam sind.
Hartmetallsorten zeichnen sich durch eine hohe Temperaturbeständigkeit aus. Materialien aus Wolfram können ihre Eigenschaften mit HRC 83-90 und Wolfram mit Titan - mit HRC 87-92 - bei einer Temperatur von 800 bis 950 ° C beibeh alten, was es ermöglicht, mit hohen Schnittgeschwindigkeiten (ab 500 m/min bis 2700 m /min bei der Aluminiumbearbeitung).
Für die Bearbeitung von rost- und hochtemperaturbeständigen Teilen werden Werkzeuge der Feinkornlegierungsreihe OM eingesetzt. Die Sorte VK6-OM eignet sich zum Schlichten, während VK10-OM und VK15-OM zum Vorschlichten und Schruppen geeignet sind.
Noch effizienter bei der Bearbeitung „schwieriger“Teile sind die superharten Schneidstoffe der BK10-XOM und BK15-XOM Reihe. Sie ersetzen Tantalkarbid durch Chromkarbid und machen sie auch bei hohen Temperaturen h altbarer.
Um die Festigkeit der Massivplatte zu erhöhen, greifen sie zu einer Beschichtung mit einem Schutzfilm. Verwendet werden Titancarbid, Nitrid und Carbonit, die in einer sehr dünnen Schicht aufgetragen werden. Die Dicke beträgt 5 bis 10 Mikrometer. Als Ergebnis wird eine Schicht aus feinkörnigem Titancarbid gebildet. Diese Wendeschneidplatten haben eine dreimal längere Standzeit als unbeschichtete Wendeschneidplatten und erhöhen die Schnittgeschwindigkeit um 30 %.
Teilweise werden Cermet-Werkstoffe verwendet, die aus Aluminiumoxid unter Zusatz von Wolfram, Titan, Tantal und Kob alt gewonnen werden.
Mineralkeramik
Mineralkeramik TsM-332 wird für Schneidwerkzeuge verwendet. Es hat eine hohe Temperaturbeständigkeit. Der Härteindex HRC beträgt 89 bis 95 bei 1200 °C. Außerdem zeichnet sich der Werkstoff durch Verschleißfestigkeit aus, was die Bearbeitung von Stahl, Gusseisen und NE-Legierungen bei hohen Schnittgeschwindigkeiten ermöglicht.
Zur Herstellung von Schneidwerkzeugen wird auch Cermet der B-Serie verwendet, das auf Oxid und Karbid basiert. Die Einführung von Metallkarbid sowie Molybdän und Chrom in die Zusammensetzung von Mineralkeramik hilft, die physikalischen und mechanischen Eigenschaften von Cermet zu optimieren und seine Sprödigkeit zu beseitigen. Die Schnittgeschwindigkeit wird erhöht. Das Vorschlichten und Schlichten mit einem Werkzeug auf Cermetbasis eignet sich für Grauguss, schwer zerspanbaren Stahl und eine Reihe von Nichteisenmetallen. Der Prozess wird mit einer Geschwindigkeit von 435–1000 m/min durchgeführt. Schneidkeramiken sind temperaturbeständig. Seine Härte ist HRC90-95 bei 950-1100 °С.
Für die Bearbeitung von gehärtetem Eisen, widerstandsfähigem Gusseisen sowie Fiberglas wird ein Werkzeug verwendet, dessen Schneidteil aus Bornitrid und Diamanten enth altenden Feststoffen besteht. Der Härteindex von Elbor (Bornitrid) entspricht in etwa dem von Diamant. Seine Temperaturbeständigkeit ist doppelt so hoch wie bei letzterem. Elbor zeichnet sich durch seine Inertheit gegenüber Eisenmaterialien aus. Die Festigkeitsgrenze seiner Polykristalle beim Druck beträgt 4-5 GPa (400-500 kgf/mm2) und beim Biegen - 0,7 GPa (70 kgf/mm 2 ). Temperaturbeständigkeit bis 1350-1450 °C.
Bemerkenswert sind auch die Diamantballas auf synthetischer Basis der ASB-Serie und die Carbonados der ASPK-Serie. Die chemische Aktivität der letzteren gegenüber kohlenstoffh altigen Materialien ist höher. Deshalb wird es beim Schärfen von Teilen aus Buntmetallen, Legierungen mit hohem Siliziumgeh alt, Hartstoffen VK10, VK30 sowie nichtmetallischen Oberflächen eingesetzt.
Die Standzeit von Karbonatfräsern beträgt das 20- bis 50-fache der Standzeit von Hartlegierungen.
Welche Legierungen werden in der Industrie verwendet?
Instrumentalmaterialien werden auf der ganzen Welt veröffentlicht. Die in Russland, den USA und in Europa verwendeten Arten enth alten größtenteils kein Wolfram. Sie gehören zu den Serien KNT016 und TN020. Diese Modelle sind zu einem Ersatz für die Marken T15K6, T14K8 und VK8 geworden. Sie werden zur Bearbeitung von Baustählen, Edelstahl und Werkzeugmaterialien eingesetzt.
Neue Anforderungen an Werkzeugmaterialien aufgrund von Wolframknappheit undKob alt. Genau mit diesem Faktor werden in den USA, europäischen Ländern und Russland ständig alternative Methoden zur Gewinnung neuer Hartlegierungen entwickelt, die kein Wolfram enth alten.
Zum Beispiel enth alten die Werkzeugmaterialien der Serien Titan 50, 60, 80, 100, die von der amerikanischen Firma Adamas Carbide Co hergestellt werden, Karbid, Titan und Molybdän. Das Erhöhen der Zahl zeigt den Festigkeitsgrad des Materials an. Die Eigenschaft der Werkzeugmaterialien dieser Version impliziert eine hohe Festigkeit. Beispielsweise hat die Titan100-Serie eine Festigkeit von 1000 MPa. Sie ist eine Konkurrentin der Keramik.
