Pitanje završne obrade kaljenog čelika je riješeno u moderna proizvodnja uglavnom abrazivnom obradom. Do nedavno je to bilo objašnjeno različitim nivoima oprema za brušenje i obradu oštrica. Strugovi nisu mogli garantovati istu preciznost koja je postignuta sa mašinama za brušenje. Ali sada moderne CNC mašine imaju dovoljnu preciznost i krutost kretanja, tako da se udio tokarenja i glodanja tvrdih materijala stalno širi u mnogim industrijama. Tokarenje kaljenih komada se u automobilskoj industriji koristi od sredine osamdesetih godina prošlog veka, ali danas počinje nova era u ovoj vrsti obrade.
Termički obrađeni prazni
Mnogi čelični dijelovi zahtijevaju termičku obradu ili površinsko očvršćavanje kako bi stekli dodatnu otpornost na habanje i sposobnost da izdrže značajna opterećenja. Nažalost, visoka tvrdoća negativno utječe na obradivost takvih dijelova. Dijelovi zupčanika i različita vratila i osovine su tipični kaljeni dijelovi koji se obrađuju tokanjem i kalupi se podvrgavaju kaljenom glodanju. Termički obrađeni dijelovi - kotrljajni elementi, u pravilu, zahtijevaju završnu i završnu obradu, čime se otklanjaju greške oblika i osigurava potrebna točnost i kvalitet površina. Što se tiče dijelova kalupa i kalupa, sada postoji tendencija da se oni obrađuju u očvrslom stanju već u fazi grube obrade. To dovodi do značajnog smanjenja vremena proizvodnje matrice.
Obrada tvrdih materijala
Obrada dijelova nakon termičke obrade je pitanje koje zahtijeva fleksibilan pristup. Raspon rješenja ovisi o vrsti alatnog materijala odabranog za obradu. Za alat, sposobnost obrade tvrdih materijala znači visoku otpornost na toplinu, visoku kemijsku inertnost i otpornost na abrazivno habanje. Takvi zahtjevi za alatnim materijalom određeni su samim procesom obrade. Prilikom rezanja tvrdih materijala na reznu ivicu se primjenjuje visoki pritisak, što je praćeno oslobađanjem velike količine topline. Visoke temperature pomažu u procesu, što dovodi do omekšavanja strugotine, čime se smanjuju sile rezanja, ali imaju negativan učinak na alat. Stoga nisu svi materijali alata prikladni za obradu termički obrađenih dijelova.
Karbidne legure se koriste za obradu materijala tvrdoće do 40HRc. U tu svrhu preporučuju se sitnozrnate karbidne legure sa oštrim reznim rubom, koje su vrlo otporne na abrazivno habanje i imaju visoku otpornost na toplinu i otpornost na plastičnu deformaciju. Neprevučeni tipovi karbida, kao što je H13A iz Sandvik Coromant-a, imaju ova svojstva. Ali legure sa premazima otpornim na habanje za završnu obradu i primjene P05 i K05, na primjer GC4015, GC3005, također se mogu uspješno koristiti.
Najnepogodniji radni komad za sečenje je radni komad tvrdoće 40…50HRc. Kada se radi u ovom opsegu, tvrde legure više nisu zadovoljavajuće u pogledu otpornosti na toplinu. Istovremeno, CBN i keramika se brzo troše, jer Zbog nedovoljne tvrdoće materijala koji se obrađuje, na prednjoj površini alata stvara se naslaga, koja pri lomljenju uzrokuje strugotine na reznoj ivici. Stoga je problem izbora materijala alata za rad u ovom području tvrdoće riješen na osnovu ekonomskih razmatranja. U zavisnosti od obima proizvodnje, pri radu sa tvrdom legurom morate se pomiriti ili sa niskom produktivnošću i preciznošću dimenzija, ili produktivnije raditi s keramikom i CBN, ali uz rizik od loma ploče.
Kod veće tvrdoće od 50-70 HRs, izbor jasno naginje ka obradi pomoću alata sa reznim dijelom od keramike ili kubnog bor nitrida. Keramika dopušta čak i povremenu obradu, ali pruža nešto veću hrapavost površine od CBN-a. Prilikom obrade CBN-a može se postići hrapavost do 0,3Ra, dok keramika daje hrapavost površine od 0,6Ra. Ovo je objašnjeno razni modeli habanje materijala alata: CBN u normalnim uslovima ima ravnomerno trošenje duž zadnje površine, a na keramici se formira mikro-okrhnjenje. Tako CBN održava liniju rezne ivice kontinuiranom, što omogućava postizanje boljih vrijednosti hrapavosti obrađene površine. Uvjeti rezanja prilikom obrade očvrslih materijala variraju u prilično širokom rasponu. To ovisi o materijalu obratka, uvjetima obrade i traženom kvalitetu površine. Kada se obrađuje radni komad tvrdoće 60HRc novim vrstama kubnog bor nitrida SV7020 ili SV7050, brzina rezanja može doseći 200 m/min. CB7020 se preporučuje za završnu obradu sa kontinuiranim rezanjem, a CB7050 za doradu termički obrađenih materijala u nepovoljnim uslovima, tj. sa udarcima. Ploče ovih marki proizvode se s tankim premazom titanijum nitrida. Prema Sandvik Coromantu, ova mjera znatno olakšava kontrolu trošenja umetka. Kompanija takođe proizvodi ploče napravljene od sličnih klasa kubnog bor nitrida CB20 i CB50, ali bez premaza.
Za obradu kaljenog čelika obično se koriste različite vrste keramike. Sandvik Coromant trenutno proizvodi sve vrste keramike i aktivno razvija nove brendove. Oksidna keramika CC 620 proizvodi se na bazi aluminijum oksida sa malim dodacima cirkonijum oksida radi povećanja čvrstoće. Ima najveću otpornost na habanje, ali se može koristiti samo dobri uslovi zbog niske čvrstoće i toplotne provodljivosti. Svestranija je mješovita keramika CC650 na bazi aluminijum oksida sa aditivima silicijum karbida. Ima veću čvrstoću i dobru toplotnu provodljivost, što mu omogućava da se koristi čak i kod povremene obrade. Najveću snagu ima takozvana brkova keramika CC670. Što također uključuje silicijum karbid, ali u obliku dugih kristalnih vlakana koja prodiru u osnovni materijal. Glavno područje primjene ove marke keramike je obrada legura otpornih na toplotu na bazi nikla, ali se zbog svoje visoke čvrstoće koristi i za obradu kaljenog čelika u nepovoljnim uslovima. Uslovi rezanja kod upotrebe keramičkih umetaka, kao iu slučaju kubnog bor nitrida, uveliko variraju. To se u većoj mjeri objašnjava ne razlikama u svojstvima materijala alata, već raznolikošću uvjeta obrade, kada se postiže dovoljno zagrijavanje u zoni rezanja i, shodno tome, smanjenje napora i habanja. Tipično, optimalna brzina rezanja je u rasponu od 50-200 m/min. Štoviše, smanjenje brzine rezanja ne mora nužno dovesti do povećanja izdržljivosti, kao što je slučaj s tvrdom legurom.
Nove karakteristike
Produktivnost u obradi kaljenih materijala do sada se postizala promjenama u dizajnu alata i poboljšanjima opreme. Sada novi materijali alata omogućavaju rad pri velikim brzinama, a geometrija reznog dijela za postizanje velikih radnih posmaka. Osim toga, mogućnost obrade dijelova u jednoj postavci pri okretanju ili glodanje daje značajno smanjenje pomoćnog vremena.
Količina pomaka ovisi o geometriji vrha reznog alata. Za alate sa vrhom u obliku radijusa, dovod je striktno povezan sa zahtjevom da se osigura data kvaliteta površine. Tipična vrijednost pomaka je 0,05…0,2 mm/okr. Ali sada su se na tržištu pojavile ploče pod nazivom Wipers, koje vam omogućavaju da ga povećate. Prilikom obrade s takvim pločama, vrijednost hrane se u praksi može udvostručiti, a kvalitet površine neće biti pogođen. Efekat brisača nastaje modifikacijom vrha umetka i stvaranjem posebnog reznog ruba brisača velikog radijusa koji je produžetak glavnog radijusa fileta. Rezna ivica za čišćenje obezbeđuje minimalni pomoćni ulazni ugao kada umetak radi, što vam omogućava da povećate radni pomak bez gubitka kvaliteta obrađene površine. Kada se poveća brzina pomaka, putanja rezanja se prepolovi i, shodno tome, smanjuje se trošenje umetka. Revolucionarna priroda ovog rješenja je da se povećana produktivnost postiže istovremeno s povećanjem vijeka trajanja alata.
Umetke za brisače je prvi put predstavio Sandvik Coromant i sada postaju sve češći. Dakle, za ploče od CBN i keramike već postoje dvije varijante geometrije Wipera. WH geometrija je glavna geometrija koja omogućava postizanje maksimalnih performansi. Dodatna WG geometrija stvara niske sile rezanja i koristi se za obradu velikom brzinom sa visokim zahtjevima za kvalitetom obrađene površine.
Umeci brisača napravljeni od CBN-a i keramike podižu završnu obradu i mašinsku obradu kaljenih materijala na nove nivoe performansi.
Glavne prednosti okretanja kaljenih materijala:
visoka produktivnost zbog velikih brzina rezanja i smanjenog pomoćnog vremena;
visoka fleksibilnost primjene;
proces je jednostavniji od mljevenja;
nema opekotina;
minimalno savijanje radnog komada;
dodatno povećanje produktivnosti zbog velikih brzina pomaka pri korištenju umetaka Wiper;
mogućnost objedinjavanja opreme za kompletnu obradu dijela;
siguran i ekološki prihvatljiv proces obrade.
Odabir gomile abrazivnih alata
Veza određuje čvrstoću i tvrdoću alata i ima veliki uticaj na režime, produktivnost i kvalitet obrade. Veze mogu biti neorganske (keramika) i organske (bakelit, vulkanit).
CERAMIC BINDER ima visoku otpornost na vatru, otpornost na vodu, hemijsku otpornost, dobro zadržava profil radne ivice kruga, ali je osjetljiv na udarna i savijanja opterećenja. Alati sa keramičkom vezom koriste se za sve vrste brušenja osim za grubo (zbog krhkosti spoja): za rezanje i prorezivanje uskih žljebova, ravno brušenje žljebova prstenova kugličnih ležajeva. Alat sa keramičkim vezama dobro zadržava svoj profil, ima visoku poroznost i dobro uklanja toplinu.
BAKELITE BIND ima veću čvrstoću i elastičnost od keramike. Brusni alati na bakelitnoj vezi mogu se izraditi u različitim oblicima i veličinama, uključujući i vrlo tanke - do 0,5 mm za rad na prorezima. Nedostatak bakelitnog veziva je njegova niska otpornost na djelovanje rashladnih tekućina koje sadrže alkalne otopine. Kada koristite bakelitnu vezu, rashladno sredstvo ne bi trebalo da sadrži više od 1,5% lužine. Bakelitna veza ima slabiju adheziju za abrazivno zrno od keramičke veze, pa se alati na bazi ove veze široko koriste u operacijama površinskog brušenja gdje je potrebno samooštrenje točka. Alati sa bakelitnom vezom koriste se za grube radove koji se izvode ručno i na visećim zidovima: ravno brušenje krajem točka, rezanje i rezanje žljebova, alat za oštrenje, pri obradi tankih proizvoda gdje su opekotine opasne. Bakelitna veza ima efekat poliranja.
Odabir marke abrazivnog materijala
Abrazivni materijali(francuski abrasif - brušenje, od latinskog abradere - strugati) - to su materijali visoke tvrdoće i koriste se za obradu površina različitih materijala. koriste se u procesima brušenja, oštrenja, poliranja, rezanja materijala i imaju široku primjenu u proizvodnji blanka i završnoj obradi raznih metalnih i nemetalnih materijala. Prirodni abrazivi - kremen, šmirgl, plovućac, korund, granat, dijamant i drugi. Vještački: elektrokorund, silicijum karbid, borazon, elbor, sintetički dijamant i drugi.
ELECTROCORUNDUM NORMAL
Ima odličnu otpornost na toplotu, visoku adheziju, mehaničku čvrstoću zrna i značajan viskozitet, što je važno za rad sa promenljivim opterećenjima. Obrada materijala visoke vlačne čvrstoće. To je skidanje čeličnih odlivaka, žica, valjanih proizvoda, livenog gvožđa visoke čvrstoće i beljenog gvožđa, kovanog livenog gvožđa, poluzavršna obrada raznih mašinskih delova od ugljeničnih i legiranih čelika u neočvrslim uslovima; i očvrsnu formu, legure manganske bronce, nikla i aluminijuma. 25A
ELEKTROKORUND BIJELI
Po fizičko-hemijskom je sastavu homogeniji, ima veću tvrdoću, oštre ivice, dobru sposobnost samooštrenja, bolje eliminiše hrapavost obrađene površine u odnosu na normalan elektrokorund. Obrada kaljenih delova od ugljeničnih, brzoreznih i nerđajućih čelika. hromirane i nitrirane površine. Obrada tankih delova i alata, oštrenje, ravno, unutrašnje, profilno i završno brušenje. 38A
ELECTROCORUNDUM ZIRCONIUM
Fino-kristalan, gust i izdržljiv materijal. Trajnost alata tokom grubih operacija je 10-40 puta veća nego kod sličnog alata od normalnog elektrokorunda velike brzine, napajanje i sila stezanja. Snažno grubo brušenje čeličnih izradaka. 54C
SILICON CARBIDE CRNI
Ima visoku tvrdoću, abrazivnu sposobnost i lomljivost. Zrna imaju oblik tankih ploča, što povećava njihovu lomljivost u radu. gems, staklo, mermer, grafit, porculan, tvrda guma, kosti itd.), kao i veoma viskozni materijali (čelici otporni na toplotu, legure, bakar, aluminijum, guma). 63C
SILICON CARBIDE GREEN
Razlikuje se od crnog silicijum karbida po povećanoj tvrdoći, abrazivnoj sposobnosti i krhkosti Za obradu delova od livenog gvožđa, obojenih metala, granita, mermera, tvrdih legura, obradu titanijuma, titanijum-tantal tvrdih legura, brušenje, završne radove za delove od sivi liv, nitrirani čelik sa kugličnim ležajevima. 95A
ELEKTROKORUND KROM TITAN
Ima veću mehaničku čvrstoću i abrazivnu sposobnost u poređenju sa normalnim elektrokorundom
Grubo brušenje sa velikim uklanjanjem metala
Izbor granulacije alata
| Zrno | Vrsta obrade |
| VelikiF6-F24 | Grube operacije sa velikim dubinama rezanja, čišćenje radnih komada i odlivaka. Obrada materijala koji uzrokuju začepljenje površine kotača (mjed, bakar, aluminij). |
| F24 - F36 | Ravno brušenje sa završetkom kotača, oštrenje rezača, dorada abrazivnih alata, rezanje. |
| ProsjekF30 - F60 | Prethodno i kombinovano brušenje, oštrenje reznog alata. |
| F46 - F90 | Završno brušenje, obrada profilnih površina, oštrenje sitnih alata, brušenje lomljivih materijala. |
| MalaF100-F180 |
Završno brušenje, dorada tvrdih legura, dorada reznih alata, čeličnih obradaka, oštrenje tankih oštrica, prethodno honovanje.
Koriste se krupnozrni alati:
— tokom grube obrade i pripremnih operacija sa velikim dubinama rezanja, kada se uklanjaju veliki dodaci;
- pri radu na mašinama velike snage i krutost;
- kod obrade materijala zbog kojih se pore na kotaču popunjavaju i njegova površina postaje masna, na primjer pri obradi mesinga, bakra i aluminija;
- sa velikom površinom kontakta između točka i radnog komada, na primjer, kod korištenja visokih kotača, kod ravnog brušenja s krajem točka, kod unutrašnjeg brušenja.
Koriste se srednje i sitnozrnati alati:
- da se dobije hrapavost površine od 0,320-0,080 mikrona;
— pri obradi kaljenog čelika i tvrdih legura;
— prilikom završnog brušenja, oštrenja i dorade alata;
- sa visokim zahtjevima za tačnost profila obrađenog dijela.
Kako se veličina zrna abraziva smanjuje, njihova rezna sposobnost raste zbog povećanja broja zrna po jedinici radne površine, smanjenja radijusa zaokruživanja zrna i manjeg trošenja pojedinih zrna. Smanjenje veličine zrna dovodi do značajnog smanjenja pora kotača, što zahtijeva smanjenje dubine mljevenja i količine dodatka koji se uklanja tokom rada. Što su abrazivna zrna u alatu finija, to se manje materijala uklanja sa radnog komada u jedinici vremena. Međutim, sitnozrnati alati imaju manju sposobnost samooštrenja u odnosu na alate krupnijeg zrna, zbog čega se brže tupe i zamašćuju. Racionalna kombinacija načina obrade, obrade alata i veličine zrna omogućava postizanje visoke preciznosti i izvrsnog kvaliteta površine.
Odabir tvrdoće alata
O, P, Q Brušenje profila, mašinska obrada diskontinuiranih površina, brušenje i brušenje navoja krupnoćelih delova. ProsjekM-N Ravno brušenje sa segmentima i prstenastim točkovima, brušenje i brušenje navoja sa bakelitnim vezanim točkovima. Srednje mekanaK-L Završno i kombinovano cilindrično, spoljašnje bescentrično i unutrašnje brušenje čelika, ravno brušenje, brušenje navoja, oštrenje reznih alata. SoftH-F Oštrenje i dorada reznih alata opremljenih karbidom, brušenje teško rezanih specijalnih legura, poliranje.
Tvrdoća alata unutra u velikoj mjeri određuje produktivnost rada tokom obrade i kvalitet prerađenog proizvoda.
Abrazivna zrna, kako postanu tupa, moraju se obnavljati lomljenjem i lomljenjem čestica. Ako je točak previše tvrd, veza nastavlja da drži zrna koja su postala tupa i koja su izgubila sposobnost rezanja. Istovremeno se na rad troši mnogo snage, proizvodi se zagrijavaju, mogu se iskriviti, na površini se pojavljuju tragovi rezanja, ogrebotina, opekotina i drugih nedostataka. Ako je točak previše mekan, zrna koja nisu izgubila reznu sposobnost se lome, točak gubi pravilan oblik, povećava se njegovo trošenje, što otežava dobijanje delova potrebne veličine i oblika. Tokom procesa obrade pojavljuju se vibracije i potrebno je češće uređivanje kotača. Stoga treba odgovorno pristupiti odabiru tvrdoće abrazivnog alata i uzeti u obzir karakteristike radnog komada.
Visokotehnološki i složen proces koji zahtijeva posebnu opremu i posebne alate. To je zbog činjenice da takve legure imaju visoku elastičnost i čvrstoću, te su stoga vrlo otporne na rezanje, bušenje, brušenje i druge mehaničke obrade. Štoviše, kvaliteta odgovarajućeg procesa uvelike ovisi o karakteristikama metala i pravilnom odabiru alata za rezanje.
Karakteristike tvrdih legura
Metali koji se teško režu uključuju otporne na toplotu i nerđajuće čelike i legure. Ovi materijali su čvrsta otopina austenitne klase, pa imaju takve kvalitete kao što su visoka otpornost na koroziju, sposobnost dugotrajnog rada u napregnutom stanju i otpornost na kemijsko uništenje. Osim toga, neke vrste ovih metala imaju visoko dispergiranu strukturu. Zbog toga se proces klizanja praktički ne događa.
Obrada takođe postaje komplikovanija iz sledećih razloga:
- prilikom rezanja materijal se ojačava;
- legure ove prirode imaju nisku toplinsku provodljivost, pa stoga kontaktni dio radnog komada i alata počinju da se postavljaju;
- izvorna čvrstoća se održava čak i na vrlo visokim temperaturama;
- visoka abrazivna sposobnost legura dovodi do stvaranja inkluzija koje negativno utječu na alat;
- Otpornost metala na vibracije je određena neravnomjernim napredovanjem procesa rezanja, što znači da neće biti moguće postići željeni kvalitet obrade.
Izbor alata
Kako biste izbjegli sve gore opisane probleme i izvršili kvalitetnu obradu tvrdih legura, prvo morate odabrati pravi alat. Mora biti napravljen od metala koji ima veća svojstva rezanja od radnog komada. U isto vrijeme, stručnjaci preporučuju korištenje karbidnih glodala za prethodnu obradu, a brzih reznih alata za završnu obradu. Potonji uključuju čelik razreda R14F4, R10K5F5, R9F5, R9K9.
Za izradu alata od karbidnih metala koriste se tri vrste legura:
- T30K4, T15K6, VKZ - otporan na habanje;
- T5K7, T5K10 - imaju visoku viskoznost;
- VK6A, VK8 - neosjetljivi na udarce, imaju najmanju otpornost na habanje.
Za jačanje alata i poboljšanje njihovih karakteristika, dodatno se nanosi drugi sloj karbidnog metala, cijanidacija, hromiranje i obloga.
rashladna tečnost
Pravilan odabir rashladnih tečnosti i način njihove upotrebe jednako je važan proces ako je potrebno obraditi tvrde legure. Za bušenje stručnjaci preporučuju korištenje materijala na bazi minerala. Posebno povećavaju produktivnost pri radu sa titanijumom, sa kojim je veoma teško raditi. Za struganje legiranih čelika pogodna je polusintetička rashladna tekućina za brušenje i brušenje lijevanog željeza, bez tečnosti mineralna ulja. Postoje i univerzalni materijali koje je vrlo korisno koristiti ako se priroda obrade metala stalno mijenja.
Najoptimalnija metoda opskrbe rashladnom tekućinom pri radu s tvrdim metalima smatra se visokotlačnom, u kojoj se tekućina dovodi u tankom mlazu na stražnji zid alata. Ništa manje djelotvorno nije raspršivanje tekućinom i hlađenje ugljičnim dioksidom. Sve to vam omogućava da produžite vijek trajanja alata i poboljšate kvalitetu obrade.
Hardverski zahtjevi
Oprema za obradu tvrdog metala se veoma razlikuje od standardnih mašina. Slični modeli se razlikuju:
- povećana krutost svih mehanizama;
- otpornost na vibracije;
- velika snaga;
- prisutnost kanala za uklanjanje strugotine;
- posebna mjesta za pričvršćivanje kratkih alata.
Alatni materijali su materijali čija je osnovna namjena opremanje radnog dijela alata. To uključuje ugljik za alate, legirane i brzorezne čelike, tvrde legure, mineralnu keramiku i supertvrde materijale.
Osnovna svojstva alatnih materijala
| Instrumentalni materijal | Otpornost na toplotu 0 C | Čvrstoća na savijanje, MPa | Mikrotvrdoća, NV | Koeficijent toplotne provodljivosti, W/(mCHK) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Ugljični čelik Legirani čelik Brzorezni čelik Karbid Mineralna keramika Kubni nitrid |
8.1. Alati čelici.Po hemijskom sastavu, stepenu legiranja alatnih čelika dijele se na ugljične alatne čelike, legirane alatne čelike i brzorezne čelike. Fizičko-mehanička svojstva ovih čelika na normalna temperatura Prilično su bliski, razlikuju se po otpornosti na toplinu i otvrdnjavanju tijekom stvrdnjavanja. U čelicima od legure alata, maseni sadržaj legirajućih elemenata nije dovoljan da se sav ugljik veže u karbide, stoga je toplinska otpornost čelika ove grupe samo 50-100 0 C veća od toplinske otpornosti alatnih ugljičnih čelika. U brzoreznim čelicima nastoje da vežu sav ugljik u karbide legirajućih elemenata, dok eliminišu mogućnost stvaranja karbida željeza. Zbog toga dolazi do omekšavanja brzoreznih čelika na višim temperaturama. Alat ugljeni (GOST 1435-74) i legirani (GOST 5950-73) čelici. Glavna fizička i mehanička svojstva alatnih ugljičnih i legiranih čelika data su u tabelama. Alatni ugljični čelici označeni su slovom Y, nakon čega slijedi broj koji karakterizira maseni sadržaj ugljika u čeliku u desetinkama procenta. Dakle, u čeliku U10, maseni sadržaj ugljika je jedan posto. Slovo A u oznaci odgovara visokokvalitetnim čelicima sa smanjenim masenim sadržajem nečistoća. Hemijski sastav ugljenični alatni čelici
U čelicima od legure alata, prva znamenka karakterizira maseni sadržaj ugljika u desetinkama procenta (ako broj nedostaje, tada je sadržaj ugljika u njemu do jedan posto). Slova u oznaci označavaju sadržaj odgovarajućih legirajućih elemenata: G - mangan, X - hrom, C - silicijum, V - volfram, F - vanadijum, a brojevi označavaju sadržaj elementa u postocima. Alatne legirane čelike duboke kaljivosti, razreda 9HS, HVSG, H, 11H, HVG, karakterišu male deformacije tokom termičke obrade. Hemijski sastav niskolegiranih alatnih čelika
Ovi materijali imaju ograničena područja primjene: ugljični materijali se uglavnom koriste za proizvodnju alata za obradu metala, a legirani materijali se koriste za izradu navoja, obradu drveta i dugih alata (LTO) - provlačenja, razvrtača itd. 8.2. Brzorezni čelici (GOST 19265-73)Hemijski sastav i karakteristike čvrstoće glavnih vrsta ovih čelika date su u tabelama. Brzorezni čelici su označeni slovima koji odgovaraju elementima koji stvaraju karbide i legure: P - volfram, M - molibden, F - vanadijum, A - azot, K - kobalt, T - titanijum, C - cirkonijum). Nakon slova slijedi broj koji označava prosječni maseni sadržaj elementa u postocima (sadržaj hroma od oko 4 posto nije naveden u oznaci marke). Broj na početku oznake čelika označava sadržaj ugljika u desetinkama procenta (na primjer, čelik 11R3AM3F2 sadrži oko 1,1% C; 3% W; 3% Mo i 2% V). Svojstva rezanja brzoreznih čelika određuju se zapreminom glavnih elemenata koji tvore karbide: volframa, molibdena, vanadija i legirajućih elemenata - kobalta, dušika. Vanadijum se, zbog malog masenog udjela (do 3%), obično ne uzima u obzir, a svojstva rezanja čelika određuju se, po pravilu, ekvivalentom volframa jednakim (W + 2Mo)%. U cjenovnicima brzoreznih čelika izdvajaju se tri grupe čelika: čelici 1. grupe sa ekvivalentom volframa do 16% bez kobalta, čelici 2. grupe - do 18% i sa sadržajem kobalta oko 5%, 200 ili 3. grupa - do 20% i sadržaj kobalta 5-10%. Shodno tome, svojstva rezanja ovih grupa čelika također se razlikuju. Hemijski sastav brzoreznih čelika
Hemijski sastav brzoreznih čelika
Osim standardnih, koriste se i specijalni brzorezni čelici, koji sadrže, na primjer, titan karbonitride. Međutim, visoka tvrdoća zaliha ovih čelika i složenost strojne obrade ne doprinose njihovoj širokoj upotrebi. Prilikom obrade teško rezanih materijala koriste se brzorezni čelici u prahu R6M5-P i R6M5K5-P. Visoka svojstva rezanja ovih čelika određena su posebnom finozrnom strukturom, koja povećava čvrstoću, smanjuje radijus zaobljenja rezne ivice i poboljšava obradivost rezanjem i posebno brušenjem. Trenutno su brzorezni čelici bez volframa s visokim sadržajem različitih legirajućih elemenata, uključujući aluminij, malibden, nikal i druge, podvrgnuti industrijskom ispitivanju Jedan od značajnih nedostataka brzoreznih čelika je povezan sa heterogenošću karbida, tj. s neravnomjernom raspodjelom karbida po poprečnom presjeku obratka, što zauzvrat dovodi do neujednačene tvrdoće rezne oštrice alata i njegovog trošenja. Ovaj nedostatak je odsutan kod čestica u prahu i brzoreznih čelika (sa sadržajem ugljika manjim od 0,03%).
8.3. Tvrde legure (GOST 3882-74)Tvrde legure sadrže mješavinu zrna karbida, nitrida i karbonitrida vatrostalnih metala u vezivnim materijalima. Standardne vrste tvrdih legura izrađuju se na bazi karbida volframa, titanijuma i tantala. Kobalt se koristi kao vezivo. Sastav i glavna svojstva nekih razreda karbidnih legura za rezne alate su dati u tabeli. Fizičko-mehanička svojstva jedno-, dvo- i trokarbidnih tvrdih legura Sastav, fizička i mehanička svojstva tvrdih legura bez volframa Ovisno o sastavu karbidne faze i veziva, oznaka tvrdih legura uključuje slova koja karakteriziraju elemente koji stvaraju karbide (B - volfram, T - titan, drugo slovo T - tantal) i vezivo (slovo K - kobalt) . Maseni udio elemenata koji tvore karbide u jednokarbidnim legurama koje sadrže samo volfram karbid određen je razlikom između 100% i masenog udjela veziva (broj iza slova K), na primjer, legura VK4 sadrži 4% kobalt i 96% WC. U dvokarbidnim WC+TiC legurama, broj iza slova elementa koji stvara karbid određuje maseni udio karbida ovog elementa, sljedeći broj je maseni udio veziva, ostatak je maseni udio volfram karbida (na primjer, legura T5K10 sadrži 5% TiC, 10% Co i 85% WC). U trikarbidnim legurama, broj iza slova TT označava maseni udio titanijuma i tantal karbida. Broj iza slova K je maseni udio veziva, ostatak je maseni udio volfram karbida (na primjer, legura TT8K6 sadrži 6% kobalta, 8% karbida titana i tantala i 86% volfram karbida). U obradi metala ISO standard Utvrđene su tri grupe upotrebljivosti karbidnih reznih alata: grupa P - za obradu materijala koji proizvode strugotine; grupa K - strugotine i grupa M - za obradu raznih materijala (univerzalne tvrde legure). Svaka oblast je podeljena na grupe i podgrupe. Tvrde legure se uglavnom proizvode u obliku ploča različitih oblika i preciznosti izrade: lemljene (lijepljene) - prema GOST 25393-82 ili zamjenjive višestruke - prema GOST 19043-80 - 19057-80 i drugim standardima. Višestruki umeci se proizvode kako od standardnih vrsta karbidnih legura, tako i od istih legura sa jednoslojnim ili višeslojnim supertvrdim premazima od TiC, TiN, aluminijum oksida i drugih hemijskih jedinjenja. Obložene ploče imaju povećanu izdržljivost. Oznaci ploča izrađenih od standardnih vrsta tvrdih legura obloženih titanijum nitridom dodaje se oznaka slova KIB (TU 2-035-806-80), a oznaci legura prema ISO - slovo C. Ploče se također proizvode od posebnih legura (na primjer, prema TU 48-19-308-80). Legure ove grupe ("MS" grupa) imaju veća svojstva rezanja. Oznaka legure sastoji se od slova MC i trocifrenog (za neobložene ploče) ili četverocifrenog (za ploče obložene titan karbidom) broja: 1. znamenka oznake odgovara području primjene legure prema ISO klasifikaciji (1 - obrada materijala koji proizvode kontinuirane strugotine; 3 - obrada materijala koji proizvode strugotine; 2 - područje obrade koje odgovara površini M prema ISO); 2. i 3. znamenka karakteriziraju podgrupu primjenjivosti, a 4. znamenka označava prisutnost pokrivenosti. Na primjer, MC111 (analogno standardu T15K6), MC1460 (analogno standardu T5K10), itd. Osim gotove ploče praznine se takođe proizvode u skladu sa OST 48-93-81; Oznaka praznina je ista kao i gotovih ploča, ali sa dodatkom slova Z. Tvrde legure bez volframa se široko koriste kao materijali koji ne sadrže oskudne elemente. Legure bez volframa se isporučuju kao gotove pločice raznih oblika i veličine, stepena tačnosti U i M, kao i praznih ploča. Područja primjene ovih legura slična su područjima upotrebe dvokarbidnih cementiranih karbidnih legura pod neudarnim opterećenjima.
8.4. Mineralna keramika (GOST 26630-75) i supertvrdi materijaliMineralno-keramički alatni materijali imaju visoku tvrdoću, otpornost na toplinu i habanje. Na bazi su glinice (silicijum oksid) - oksidne keramike ili mešavine silicijum oksida sa karbidima, nitridima i drugim jedinjenjima (kermeti). Glavne karakteristike i područja primjene različitih marki mineralne keramike date su u tabeli. Oblici i veličine zamjenjivih višestrukih keramičkih ploča određeni su standardom GOST 25003-81*. Osim tradicionalnih marki oksidne keramike i kermeta, široko se koristi oksidno-nitridna keramika (na primjer, "kortinit" keramika (mješavina korunda ili aluminijevog oksida s titanovim nitridom) i silicij nitridna keramika "silinit-R". Fizičko-mehanička svojstva instrumentalne keramike
Sintetički supertvrdi materijali izrađuju se ili na bazi kubnog bor nitrida - CBN, ili na bazi dijamanata. Materijali CBN grupe imaju visoku tvrdoću, otpornost na habanje, nizak koeficijent trenja i inertnost na gvožđe. Glavne karakteristike i efektivna područja upotrebe prikazane su u tabeli. Fizičko-mehanička svojstva STM-a na bazi CBN-aOdnedavno u ovu grupu spadaju i materijali koji sadrže sastav Si-Al-O-N ( zaštitni znak"sialon"), na bazi silicijum nitrida Si3N4. Sintetički materijali se isporučuju u obliku praznih materijala ili gotovih zamjenskih ploča. Na osnovu sintetičkih dijamanata, takvi brendovi su poznati kao ASB - sintetički dijamant "balas", ASPC - sintetički dijamant "karbonado" i drugi. Prednosti ovih materijala su visoka hemijska otpornost i otpornost na koroziju, minimalni radijusi oštrice i koeficijent trenja sa materijalom koji se obrađuje. Međutim, dijamanti imaju značajne nedostatke: niska čvrstoća na savijanje (210-480 MPa); hemijska aktivnost na neke masti sadržane u rashladnoj tečnosti; rastvaranje u gvožđu na temperaturama od 750-800 C, što praktično isključuje mogućnost njihove upotrebe za obradu čelika i livenog gvožđa. U osnovi, polikristalni umjetni dijamanti se koriste za obradu aluminija, bakra i legura na njihovoj osnovi. Namjena STM-a na bazi kubnog bor nitrida
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
U njihovoj proizvodnji značajno mjesto zauzima obrada metalokeramičkih dijelova (kermeta), čiji se zarezi dobivaju metodom metalurgije praha. To se objašnjava, s jedne strane, potrebom da se dobiju složeniji oblici nego što to prešanje dozvoljava, na primjer, dijelovi s dva ramena, rupama okomitim na kretanje proboja i međusobno sijeku osi, udubljenja, udubljenja, žljebova, navoja , i, s druge strane, za dobivanje proizvoda s preciznošću više od 4 - 5 klasa, kao i smanjenje troškova proizvodnje u slučajevima kada je lakše koristiti obradu rezanja nego korištenje složenih kalupa.
Čvrste legure su vrlo čest tip metal-keramičkih materijala; Koriste se za izradu, na primjer, markica i alata. Za njihovo rezanje najčešće se koriste električna erozija, anodni abraziv, ultrazvučni i mehanički tretmani.
Elektroerozivna metoda je efikasno sredstvo za obradu tvrdih legura. Tvrde legure mogu se dobro rezati visokofrekventnim EDM koristeći žicu koja se neprekidno kreće kao alat. Tako se legura VK20 obrađuje bakrenom žicom promjera 0,2 mm uz napon od 500 g pri brzini premotavanja od 3 mmmin u μF modovima, rezultirajuća brzina obrade za debljinu dijela od 5 mm je 0,65 mmmin.
Anodna abrazivna obrada koristi se za proizvodnju visoko preciznih karbidnih dijelova. U tu svrhu, konvencionalne modernizirane mašine za mljevenje napajaju se iz izvora istosmjerne struje (mašinski generatori ili ispravljači) napona 25 - 30 V. Radni medij je mješavina ulja. Postepena promena jačine struje u opsegu od 3 - 800 A postavlja sekvencijalnu promenu uslova obrade od grube obrade, koja obezbeđuje uklanjanje glavnog dodatka i čistoće 5. klase, do završne obrade koja obezbeđuje čistoću 9. klase; zatim se završna obrada izvodi abrazivom do stepena 11. Anodna abrazivna obrada koristi se za oštrenje karbidnih alata (tablica 77 - podaci A. G. Ryabinyuk).
Mehanička obrada tvrdih legura vrši se pomoću oštrice i abrazivnih alata. Glavna metoda obrade karbidnih umetaka za alate za hladno sabijanje je abrazivno i dijamantsko brušenje: koristi se za dobijanje ravnih, okruglih spoljašnjih i unutrašnjih (P>5-g-8 mm) i oblikovanih površina i obezbeđuje tačnost 1. pri produktivnosti. klase 40 - 100 mm3min i čistoće površine do klase 13.
Izrada cilindričnih vanjskih površina na dijelovima od tvrdih legura vrši se brušenjem sa zelenim silicijum karbidnim pločama i dijamantskim pločama, a sečenje obradaka vrši se dijamantskim reznim pločama i metodom električnog pražnjenja. Uklanjanje materijala rezanog sloja pri mljevenju tvrdih legura sa zelenim točkovima od silicijum karbida nastaje otkidanjem zrna volfram karbida iz osnovnog materijala, drobljenjem i cijepanjem. Ovi procesi su praćeni visokom temperaturom (~ 1500°C), što uzrokuje omekšavanje i topljenje kobaltne veze relativno nižeg taljenja, njenu oksidaciju i stvaranje mikropukotina. Ove pojave dovode do niske kvalitete površine. Prilikom dijamantskog brušenja, zbog velike tvrdoće i oštrine reznih ivica, materijal se uklanja rezanjem; temperatura u zoni rezanja je u ovom slučaju mnogo niža (500 - 600°C); sve to doprinosi visokoj kvaliteti površine.
Pokazuje se oštrica alata u brojnim operacijama za proizvodnju proizvoda od tvrdih legura visoka efikasnost. Utvrđeno je da se tvrde legure u stanju svestrane neravnomjerne kompresije mogu plastično deformirati. Deformacija nastaje pomicanjem pojedinih blokova kristalita karbidne faze, pomakom u njima, kao i drobljenjem zrna karbida. Proces rezanja tvrdih legura, kao i drugih materijala, zasniva se na razlici u tvrdoći radnog predmeta i alata; međutim, njihov stepen plastične deformacije u zoni formiranja strugotine je mali. Prilikom obrade legura sa sadržajem kobalta većim od 15%, formiraju se krhotine, čiji se pojedinačni komadi sastoje od pomaknutih slojeva. Temperatura rezanja tvrdih legura je 300 - 370°C; ovo osigurava odsustvo mikropukotina i strukturnih transformacija. Površinski sloj tvrde legure nakon rezanja je zbijeni tanak sloj ispod kojeg se nalaze zrna legure koja su pretrpjela smicanje, lomljenje i plastičnu deformaciju.
Tokarenje karbidnih uložaka od legura VK20, VK25 vrši se rezačima opremljenim pločama od legure VKZM, koje su ojačane lemljenjem mesingom „7162. Preporučuju se sljedeći načini rada: za grubo tokarenje t=0,2 - 0,5 mm,
so = 0,3-j-0,5 mmob, v = 2-1-3 mmob za završnu obradu =0,2 - 0,3 mm, s0 = 0,08-i-0,12 mmob, o = 3 - 4 mmmin. Rezanje se vrši u režimima so = 0,05 mmob, o = 4 - 5 mmmin.
Metal-keramički porozni materijali se široko koriste za proizvodnju kliznih ležajeva; u pogledu dozvoljenih brzina rezanja, smatraju se i teškim za mašinsku obradu. Dakle, ako je brzina rezanja koja odgovara 20-minutnoj izdržljivosti rezača od tvrdog metala (VK8) pri obradi molibdena 100 mmmin, tada pri okretanju poroznog željeza i grafita ZhGZ ne prelazi 25 - 45 mmmin. Najčešći porozni materijali su na bazi željeza i bakra. Materijali na bazi željeza imaju pore nepravilnog oblika koje međusobno komuniciraju. Bronzografit karakteriziraju sferoidne pore, odvojene jedna od druge, zbog čega je deformacija površinskog sloja prilikom mehaničke obrade veća.
Obrada poroznih materijala je otežana zbog nestabilnosti procesa rezanja zbog diskontinuiteta materijala, smanjene toplotne provodljivosti, što dovodi do visokih temperatura u zoni rezanja (do 600°C) i povećane sklonosti oksidaciji; nastali oksidi željeza imaju pojačan abrazivni učinak na alat.
U pogledu obradivosti, porozni materijali su bliži livenom gvožđu; habanje alata tokom obrade takođe se dešava samo duž zadnje površine. S obzirom na pogoršanje antifrikcionih svojstava ležajeva kada se obrađuju tupim alatom, kriterij tuposti je relativno mali: r3 = 0,4-0,5 mm.
Zahtjevi za obradu određeni su svrhom površine - za klizne površine potreban je slobodan pristup maziva u zoni trenja, odnosno, za fiksne spojeve potrebna je zbijena površina, koja osigurava potrebnu čvrstoću parenja . Prema tome, prema kvaliteti rezultirajuće površine, načini obrade se dijele na nezbijajući i zbijajući.
Najprikladnije tvrde legure za obradu poroznih materijala su razredi VK8, VKZM, VK6M. Brzina rezanja pri obradi poroznih metal-keramičkih materijala mora biti dovoljno visoka da izađe izvan zone nagomilavanja i obezbijedi ujednačenu hrapavost uz umjereno stvrdnjavanje materijala površinskog sloja. Uzimajući ovo u obzir, sa poroznošću obrađenog materijala od 15%, brzina rezanja je 85 - 250 mSmuh, sa poroznošću od 20% v = 100 - 400 mmmin, sa poroznošću od 30% i = 110 - 500 mmmin . Dodaci bi trebali biti mali: kod obrade visoko poroznih materijala (više od 25%) s0 = 0,035 mmob, niske poroznosti - so = 0,07 mmob.
Metalokeramički materijali dobijeni dreniranjem mešavine metalnih prahova i njihovih legura (AI2O3 - Al, AI2O3 - Cr, TiC - Ni, ZrC - Fe, Si - S) nalaze značajnu industrijsku upotrebu; Obradivost čak i takvih čelika niske penetracije kao što je željezo-grafit (Fe + ,+ Cu + C) je u pravilu mnogo lošija od čelika 40 X i sivog lijeva SCh 15 - 32. Ovo se objašnjava činjenicom da je pri struganju ovih materijala temperatura rezanja visoka, uprkos njihovoj nižoj--; visoka čvrstoća i duktilnost, kao i veličina djelujućih sila rezanja. Povećanje temperature je zbog znatno niže (1,5 - 2 puta) toplotne provodljivosti. Osim toga, loša obradivost objašnjava se njihovom većom abrazivnom sposobnošću, a također i nepovoljnim radnim uvjetima materijala alata zbog periodičnog zamora pora.
Obradivost metalokeramičkih materijala prvenstveno je određena strukturom; materijali sa feritnom strukturom imaju najbolju obradivost, zatim, prema kvarenju, razlikuju se fririt-perlitne, perlitne i perlitne strukture sa uključivanjem cementita. Oblik čestica cementita uključenih u perlit ima značajan utjecaj na obradivost; granulirani perlit pruža veću izdržljivost u odnosu na lamelarni perlit. To se objašnjava činjenicom da se temperatura rezanja povećava s povećanjem sadržaja perlitnih i cementitnih inkluzija u strukturi metal-keramičkih materijala i, obrnuto, opada s povećanjem količine ferita. Osim toga, omjer abrazivnih svojstava metalokeramičkih materijala s različitim strukturama sličan je konvencionalnim čelicima; Zrnasti perlit pokazuje najmanju abrazivnu sposobnost, a lamelarni perlit najveću.
Obradivost metalokeramičkih proizvoda zavisi i od njihove poroznosti i stepena impregnacije uljem; Povećanje poroznosti od 15 do 30% povećava brzinu rezanja v60 pri okretanju uljem impregniranih obratka za 50%, a neimpregniranih za 20%. To se objašnjava činjenicom da povećanje poroznosti dovodi do smanjenja temperature rezanja za 154-20°. Impregnacija uljem također povećava vrijednost o6o sa 20% (pri istoj poroznosti od 15%) na 50% (pri poroznosti od 30%). Učinak uljne impregnacije na povećanje brzine rezanja veći je kod metalokeramičkih materijala koji ne sadrže grafit, jer je u potonjem slučaju temperatura rezanja 1,4-4-1,5 puta viša. To se objašnjava činjenicom da grafit djeluje kao mazivo, a učinkovitost podmazivanja i hlađenja ulja se smanjuje. Kada se koristi uljna impregnacija kao sredstvo za povećanje produktivnosti, mora se uzeti u obzir da ona pogoršava sanitarno-higijenske uvjete rada, jer u procesu rezanja ulje izgara i njegove kuglice zagađuju atmosferu.
Metalni premazi se široko koriste kao sredstvo za povećanje otpornosti na toplinu, otpornost na habanje i antikorozivne karakteristike dijelova. Premazi se nanose na različite načine, obično galvanizacijom sprejom. Najčešće se rezni premazi obrađuju okretanjem i brušenjem; To se objašnjava karakteristikama proizvoda koji se obrađuju, kao i činjenicom da je obrada premaza drugim metodama (bušenje, glodanje, blanjanje) povezana sa određenim poteškoćama zbog intenzivnog usitnjavanja obrađenog sloja.
Posebnost strukture metalne prevlake je njihovo slojevitost - metalne čestice su jako izdužene i odvojene jedna od druge filmom oksida. Osim toga, materijal ima visoku poroznost i heterogenost strukture, sadrži okside, nitride i druge kemijske spojeve visoke tvrdoće. Naprskani metal je vrlo krhak u odnosu na originalni. Tvrdoća prskanog metala je znatno veća od originalne. Tako je pri nanošenju niskougljičnog čelika tvrdoća premaza veća za 35-60%, a mikrotvrdoća zbog prisutnosti pora i pukotina još veća (nekoliko puta). Sve ovo približava svojstva premaza svojstvima livenog metala; međutim, oni imaju svoje specifične karakteristike. Karakteristične karakteristike rezanja metalnih premaza su:
1) krhkost materijala koji se obrađuje; uzrokuje specifičan proces formiranja strugotine (vidi stranicu 46), kada su opterećenja iz procesa rezanja koncentrisana direktno na ivicu rezanja. Koncentracija naprezanja uzrokuje povećano trošenje glodala na vrhu. Kako bi se izbjeglo lomljenje površinskog sloja, oštre rubove i oštre prijelaze ne treba obrađivati na dijelovima;
2) visok abrazivni (abrazivni) efekat na radne površine alata; to je zbog prisustva sitnih inkluzija visoke tvrdoće u obrađenom premazu, koji također sprječavaju plastičnu deformaciju tijekom formiranja strugotine; %
3) smanjena toplotna provodljivost premaza zbog njihove poroznosti i prisustva oksida; kao rezultat toga, prilikom rezanja premaza često dolazi do opekotina; Da biste ih eliminisali, treba koristiti efikasne rashladne tečnosti;
4) teškoća dobijanja površina visoke čistoće zbog specifične strukture metalizacionog sloja. Habanje alata tokom obrade uzrokuje lokalno uništavanje površine premaza: lomljenje, ljuštenje i pojavu ljuskica.
Premaz brušenje ima karakteristična karakteristika- brzo soljenje kotača; Osim toga, smanjena toplinska provodljivost premaza tijekom brušenja često dovodi do stvaranja opekotina. Da biste to izbegli, trebalo bi koristiti tečnosti koje imaju efikasan efekat hlađenja.