З яких металів виготовляються металорізальні інструменти

Щоб забезпечити нормальне функціонування металорізального інструменту, його лезо повинно виконуватися з металу, який характеризується відмінною твердістю, міцністю, стійкістю до зношування, а також іншими фізичними та механічними властивостями. Матеріали, що мають всі ці характеристики, здатні впоратися з процесом різання. Саме тому вони називаються інструментальними металами.

Фізичні та механічні характеристики інструментальних металів

Будь-який матеріал, що застосовується в процесі виготовлення різальної пластини інструменту, який використовується при різанні, повинен мати хороші показники:

твердість;
міцності;
температуростійкості;
коефіцієнтом тертя ковзання.

Для впровадження в поверхню заготівлі інструменту його ріжуча кромка виконується з матеріалу, що має підвищену твердість. Цей параметр буває природним або отриманим внаслідок спеціальної обробки. Наприклад, інструментальні сталі піддаються механічної та термічної обробки, за рахунок чого їх твердість і характеристики міцності значно зростають.

У процесі механообробки на металорізальний інструмент впливають певні сили, причому вони досягають таких значень, що в зоні різання утворюються великі напруги. Як правило, ця напруга руйнує інструмент зсередини. Отже, для створення металорізального інструменту потрібно вибирати матеріали, що відрізняються високими показниками міцності.

Інструментальні сталі — метали, які мають кращі показники міцності. Леза, виконані з цих матеріалів, здатні працювати в умовах великої напруги.

Операція різанняметалів супроводжується посиленим виділенням теплової енергії, тобто лезо інструменту під час виконання робіт сильно нагрівається. Якщо температура нагрівання не досягає критичної позначки, властивості інструментального матеріалу залишаються без змін. В іншому випадку у матеріалу змінюється структура і твердість, причому, не на краще.

Критична температура має ще одну назву – температура червоностійкості. Ця назва пов'язана зі здатністю металів змінювати свій колір на червоний, коли температура досягає 600 ° С і вище. Під червоностійкістю розуміється здатність матеріалу зберігати свою твердість та зносостійкість при дії високих температур. Це та ж температура, яка вимірюється в досить широкому діапазоні від 220 до 1800 °С.

Збільшити експлуатаційні властивості металорізального інструменту можна декількома методами: підвищенням температуростійкості інструменту або поліпшенням умов тепловідведення. Зменшити температуру на робочих поверхнях інструменту вдасться за рахунок відведення теплоти від ріжучої кромки углиб тіла. Теплопровідність будь-якого інструментального металу обумовлюється температурою його нагрівання та хімскладом. Наприклад, різні легуючі елементи сприяють як зниженню, і підвищенню теплопровідності сталей.

Коефіцієнт тертя ковзання заготовки інструментом пояснюється хімічними, фізичними, механічними властивостями взаємодіючих між собою матеріалів, швидкістю ковзання і контактними напругами. Даний параметр безпосередньо впливає на стійкість металу, з якого виконана ріжуча кромка, до зносу.

Найпоширеніші інструментальні сталі

Сталі, що використовуються у виробництві металорізальних інструментів, можуть бути трьох видів:

вуглецевими;
легованими;
швидкорізальними.

Вуглецеві сталі - оптимальний варіант для виробництва інструменту, що використовується в процесі механообробки, для якої характерні малі швидкості різання. Їх відмінними рисами є підвищені показники твердості та низькі значення температуростійкості. Сталі У9, У10А найчастіше застосовуються при виготовленні пилок, а У11, У12 — мітчиків та інших металорізальних інструментів.

Серед легованих сталей розрізняють хромисті, хромокремні, вольфрамові, хромовольфрамомарганцеві і т.д. — все залежить від їхнього легуючого елемента. Сталі Х - чудовий матеріал для виробництва інструментів для нарізування різьблення, а 9ХС - для виконання та обробки отворів. Їх температуростійкість досягає 400 ° С, отже, інструменти з легованих сталей можуть брати участь у процесах середньо- та високошвидкісного різання.

З швидкорізальних сталей виготовляються, як правило, зенкери, свердла, мітчики. Серед їх основних компонентів – вольфрам, ванадій, хром. Ріжучі властивості цих сталей визначають, до якого виду вони належать: нормальної (зберігають твердість при t не більше 620 ° С) або підвищеної продуктивності (зберігають твердість при t 620-640 ° С).