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Materiais instrumentais básicos: tipos, marcas, propriedades, características, materiais de fabricação

Requisitos básicos para materiais de ferramentas- a presença de dureza, resistência ao desgaste, calor, etc. O cumprimento destes critérios permite o corte. Para embutir as camadas superficiais do produto a ser tratado, as lâminas para cortar a peça de trabalho devem ser feitas de ligas fortes. A dureza pode ser natural ou adquirida.

Por exemplo, o aço ferramenta tornou-sefazendo corte facilmente. Após o processamento por métodos mecânicos e térmicos, bem como moagem e trituração, o seu nível de resistência e dureza aumenta.

Aços ferramenta

Como a dureza é determinada?

As características podem ser definidas de diferentes maneiras. Os aços para ferramentas têm dureza Rockwell, a dureza tem uma designação numérica, bem como a letra HR com uma escala de A, B ou C (por exemplo, HRC). A escolha do material da ferramenta depende do tipo de metal que está sendo processado.

O nível mais estável de funcionamento eO baixo desgaste das lâminas que foram tratadas termicamente pode ser obtido com HRC 63 ou 64. Com um indicador inferior, as propriedades dos materiais da ferramenta não são tão altas e, com alta dureza, elas começam a desmoronar devido à fragilidade.

Propriedades dos materiais da ferramenta

Metais com dureza HRC 30-35,perfeitamente tratado com ferramentas de ferro que foram submetidas a tratamento térmico com HRC 63-64. Assim, a relação de dureza é de 1: 2.

Para o processamento de metais com HRC 45-55 deveaplique acessórios baseados em ligas duras. Sua figura é HRA 87-93. Materiais baseados em sintéticos podem ser usados ​​no processamento de aços endurecidos.

Força dos materiais da ferramenta

No processo de corte, a parte de trabalho é afetadaa potência é de 10 kN e superior. Provoca alta tensão, o que pode levar à destruição da ferramenta. Para evitar isso, os materiais de corte devem ter um alto fator de resistência.

A melhor combinação de características de resistênciaaços para ferramentas A parte de trabalho, feita deles, suporta perfeitamente uma carga forte e pode funcionar em compressão, torção, flexão e alongamento.

Impacto da temperatura crítica de aquecimento nas lâminas da ferramenta

Com a liberação de calor ao cortar metaissuas lâminas são expostas ao calor e, em maior grau, à superfície. Quando a temperatura está abaixo do ponto crítico (para cada material que possui), a estrutura e a dureza não mudam. Se a temperatura de aquecimento for superior à norma admissível, o nível de dureza diminui. A temperatura crítica é chamada de vermelhidão.

O que significa o termo "vermelhidão"?

Vermelhidão é propriedade do metal quandoaquecido a uma temperatura de 600 ° C para brilhar em vermelho escuro. O termo implica a preservação da dureza do metal e resistência ao desgaste. Em essência, é a capacidade de resistir a altas temperaturas. Para diferentes materiais há um limite, de 220 a 1800 ° C.

Devido ao que a capacidade de trabalho da ferramenta de corte pode ser aumentada?

Materiais de ferramentas para ferramentas de corteeles são diferenciados pelo aumento da funcionalidade com um aumento na resistência à temperatura e uma melhora na descarga de calor liberada na lâmina durante o corte. O calor aumenta a temperatura.

Ferramentas de corte de aço ferramenta

Quanto mais calor é removido da lâmina na profundidade do dispositivo, menor a temperatura na sua superfície de contato. O nível de condutividade térmica depende da composição e do aquecimento.

Por exemplo, o teor de elementos como o tungstênio e o vanádio no aço provoca uma diminuição na sua condutividade térmica, enquanto uma mistura de titânio, cobalto e molibdênio causa seu aumento.

O que determina o coeficiente de atrito de deslizamento?

Coeficiente de atrito de deslizamentodepende da composição e das propriedades físicas dos pares de materiais em contato, bem como do valor de tensão em superfícies sujeitas a atrito e deslizamento. O coeficiente afeta a resistência ao desgaste do material.

A interação da ferramenta com o material tratado ocorre com constante contato móvel.

Como os materiais instrumentais se comportam neste caso? Suas espécies se desgastam igualmente.

Tipos de materiais de ferramentas

Eles são caracterizados por:

  • a capacidade de apagar o metal com o qual está em contato;
  • a capacidade de mostrar resistência ao desgaste, isto é, resistir a apagar outro material.

As lâminas se desgastam constantemente. Como resultado deste dispositivo, perdem suas propriedades e também mudam a forma de sua superfície de trabalho.

A resistência ao desgaste pode variar dependendo das condições em que o corte ocorre.

Quais grupos são subdivididos em aço ferramenta?

Os principais materiais da ferramenta podem ser divididos nas seguintes categorias:

  • cerâmicas metálicas (ligas duras);
  • ceramais ou cerâmicas minerais;
  • nitreto de boro baseado em material sintético;
  • diamantes sintéticos;
  • aços ferramenta em base de carbono.

Ferro de ferramenta pode ser de carbono, ligas e corte rápido.

Materiais de ferramentas básicas
Aços ferramenta baseados em carbono

Substâncias carbonadas foram usadas para fazer ferramentas. Sua velocidade de corte é baixa.

Como os aços de ferramentas são rotulados? Os materiais são indicados por uma letra (por exemplo, "Y" significa carbonáceo), bem como um número (indicadores de décimos de um conteúdo de carbono percentual). A presença da letra "A" no final da marcação indica a alta qualidade do aço (o conteúdo de substâncias como enxofre e fósforo não excede 0,03%).

O material carbonado caracteriza a dureza com HRC 62-65 e um baixo nível de resistência à temperatura.

As classes de materiais de ferramentas U9 e U10A são usadas na fabricação de serras, enquanto as séries U11, U11A e U12 são destinadas a torneiras manuais e outras ferramentas.

O nível de resistência à temperatura do aço da série U10A, U13A é de 220 ° C, portanto, é aconselhável usar ferramentas feitas com esses materiais a uma velocidade de corte de 8-10 m / min.

Ferro dopado

Material de ferramenta dopada pode sercromo, cromo-silício, tungstênio e cromograma, com uma mistura de manganês. Tais séries são denotadas por números e também têm uma inscrição. O primeiro dígito esquerdo indica o conteúdo de carbono em décimos, se o conteúdo do elemento for menor que 1%. Os dígitos da direita simbolizam o componente de doping médio em porcentagem.

Marcar o material da ferramenta X é adequado para o fabrico de torneiras e matrizes. O aço B1 é aplicável para a fabricação de pequenas brocas, machos e alargadores.

O nível de resistência à temperatura das substâncias em liga é de 350-400 ° C, portanto a velocidade de corte é uma vez e meia maior que a de uma liga de carbono.

O que são aços de alta liga usados ​​para?

Vários materiais de ferramenta rápidosAs estacas são utilizadas na fabricação de brocas, escareadores e torneiras. Eles estão marcados com letras e números. Materiais importantes incluem tungstênio, molibdênio, cromo e vanádio.

Os aços rápidos são divididos em duas categorias: normal e com um nível de desempenho aumentado.

Vários materiais de ferramenta
Aço com desempenho normal

Para a categoria de ferro com um nível normalo desempenho pode ser atribuído à marca R18, P9, R9F5 e ligas de tungstênio com uma mistura de molibdênio série R6MZ, R6M5, que retêm uma dureza não inferior a 58 HRC a 620 ° C. O material é adequado para o processamento de aços com teor de carbono e baixo teor de ligas, ferro fundido cinzento e ligas não ferrosas.

Aço com maior desempenho

Esta categoria pode ser atribuída à marca R18F2,14, 16, 5, 5, 8, 9, 5, 9, 10, 10, 5, 5, 18. Eles são capazes de manter HRC 64 a temperaturas de 630 a 640 ° C. Esta categoria inclui materiais de ferramentas super duras. Ele é projetado para ferro e ligas que são difíceis de processar, bem como para o titânio.

Ligas duras

Esses materiais são:

  • metal-cerâmica;
  • cerâmica mineral.

A forma das placas depende das propriedades da mecânica. Tais ferramentas operam em altas velocidades de corte em comparação com material de alta velocidade.

Cerâmica De Metal

Ligas de metal duro são:

  • tungstênio;
  • tungstênio com teor de titânio;
  • tungstênio com a inclusão de titânio e tântalo.

A série VK inclui tungstênio e titânio. Ferramentas baseadas nesses componentes têm maior resistência ao desgaste, mas o nível de resistência ao impacto é baixo. Dispositivos nessa base são usados ​​para processar ferro fundido.

As ligas de tungstênio, titânio e cobalto são aplicáveis ​​a todos os tipos de ferro.

Síntese de tungstênio, titânio, tântalo e cobalto é usada em casos especiais quando outros materiais são ineficazes.

Ligas duras são caracterizadas por altos níveisresistência à temperatura. Os materiais de tungstênio podem manter sua propriedade com um HRC de 83-90 e tungstênio com titânio - com HRC 87-92 a uma temperatura de 800 a 950 ° C, o que permite operação em altas velocidades de corte (de 500 m / min a 2700 m / min ao processar alumínio).

Para usinagem de peças com durabilidadePara ferrugem e alta temperatura, aplique ferramentas de uma série de ligas de grão fino OM. A marca BK6-OM é adequada para o processamento de acabamento, e a BK10-OM e a BK15-OM são adequadas para semi-acabamento e desbaste.

Ainda mais eficaz ao trabalhar comOs materiais super duros das ferramentas das séries BK10-XOM e BK15-HOM possuem detalhes “difíceis”. Neles, o carboneto de tântalo é substituído por carboneto de cromo, o que os torna mais duráveis, mesmo quando expostos a altas temperaturas.

Materiais de ferramentas super difíceis

Para aumentar a força da placa desólidos, recorrer ao revestimento com uma película protetora. Usado carboneto, nitrito e titânio de carbonita, que é aplicado em uma camada muito fina. Espessura é de 5 a 10 mícrons. Como resultado, uma camada de carboneto de titânio de grão fino é formada. O nível de resistência dessas placas é três vezes maior que o das placas sem revestimento especial, o que aumenta a velocidade de corte em 30%.

Em alguns casos, materiais feitos de metal, que são obtidos a partir de óxido de alumínio com a adição de tungstênio, titânio, tântalo e cobalto.

Cerâmica Mineral

Mineral usado para ferramentas de cortecerâmica CM-332. É resistente a altas temperaturas. O índice de dureza HRC varia de 89 a 95 a 1200 ° C. Além disso, o material é caracterizado pela resistência ao desgaste, que permite o processamento de aço, ferro fundido e ligas não ferrosas em altas velocidades de corte.

Para fazer ferramentas de corte, tambémuse um cermet da série B. Sua base consiste em óxido e carboneto. Introdução à composição das cerâmicas minerais do metal duro, assim como do molibdênio e do cromo, contribui para a otimização das propriedades físicas e mecânicas do cermet e elimina sua fragilidade. Aumenta a velocidade de corte. A usinagem de semiacabamento e acabamento com base em uma classe de cermet é aplicada ao ferro dúctil, ao aço difícil de trabalhar e a vários metais não ferrosos. O processo é conduzido a uma velocidade de 435 a 1000 m / min. Cerâmica para corte são resistentes ao calor. Sua dureza na escala é de 90-95 HRC a 950-1100 ° C.

Para o tratamento de ferro extintoferro fundido durável, bem como fibra de vidro é uma ferramenta usada, a parte de corte é feita de sólidos contendo nitreto de boro e diamantes. O índice de dureza do elbor (nitreto de boro) é aproximadamente o mesmo que o do diamante. Sua resistência à temperatura é duas vezes maior que a do último. Elbor é notável pela inércia de materiais de ferro. O nível de resistência dos seus policristais quando comprimido é de 4-5 GPa (400-500 kgf / mm2) e durante a flexão - 0,7 GPa (70 kgf / mm2). Resistência à temperatura tem um limite de 1350-1450 ° C.

Deve também ser notado diamante em sintéticosérie baseada ballas ASB e série carbonado ASPK. A atividade química deste último para materiais contendo carbono é maior. É por isso que é usado para afiar peças de metais não ferrosos, ligas com alto teor de silício, materiais duros BK10, BK30, bem como superfícies não metálicas.

O índice de resistência dos cortadores carbonade é 20 a 50 vezes o nível de resistência das ligas duras.

Quais ligas estão espalhadas na indústria?

Instrumental produzido em todo o mundomateriais. As espécies usadas na Rússia, nos Estados Unidos e na Europa, em sua maioria, não contêm tungstênio. Eles pertencem às séries KNT016 e TH020. Estes modelos tornaram-se um substituto para as marcas T15K6, T14K8 e VK8. Eles são usados ​​para processar aços para estruturas, aço inoxidável e materiais de ferramentas.

Novos requisitos para materiais de ferramentasdevido a uma deficiência de tungstênio e cobalto. Este fator está ligado ao fato de que métodos alternativos para a produção de novas ligas duras livres de tungstênio estão sendo constantemente desenvolvidos nos EUA, Europa e Rússia.

Por exemplo, materiais de ferramentasA fabricação da empresa americana Adamas Carbide Co das séries Titan 50, 60, 80, 100 contém carboneto, titânio e molibdênio. O aumento no número indica o grau de resistência do material. A característica dos materiais da ferramenta deste lançamento implica um alto nível de resistência. Por exemplo, a série Titan100 tem uma força de 1000 MPa. Ela é uma concorrente da cerâmica.

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