Слайд 1Лекция 2
Инструментальные материалы
Слайд 2Требования к инструментальным материалам
Должны иметь высокие механические характеристики (твердость,
прочность, ударную вязкость и др.), обладать высокой износостойкостью.
Быть химически инертными
к обрабатываемым материалам.
Иметь высокую теплостойкость (сохранить твердость, а следовательно, и режущие свойства при высоких температурах), теплопроводность и быть малочувствительными к циклическим колебаниям температуры.
Быть достаточно технологичными и относительно дешевыми.
Слайд 3Материалы для режущего инструмента
1) инструментальные стали;
2) твердые сплавы;
3) минералокерамика и керметы;
4) сверхтвердые материалы.
Слайд 4Прогрессивная зависимость времени обработки валика
Слайд 5Зависимость скорости резания от теплостойкости инструмента
Слайд 6Инструментальные стали
в зависимости от химсостава
Углеродистые (ГОСТ 1435—74),
Легированные (ГОСТ
5950—73),
Быстрорежущие (ГОСТ 19265—73).
По твердости в холодном состоянии все эти стали мало отличаются друг от друга, основное их отличие в теплостойкости.
Слайд 7Углеродистые стали для режущего инструмента
Слайд 8Легированные стали для режущего инструмента
Слайд 9Быстрорежущие стали
Из них изготовляется около 60% лезвийных инструментов
Высокие
режущие свойства быстрорежущих сталей во многом определяются параметрами термообработки
Слайд 10Схема первого варианта термической обработки быстрорежущей стали
Слайд 11Схема второго варианта термической обработки быстрорежущей стали
Слайд 12Основные свойства быстрорежущих сталей и их назначение
Слайд 13Назначение инструментальных сталей и область их применения
Слайд 14Металлокерамические твердые сплавы
Твердые сплавы изготовляются методом порошковой металлургии
Вольфрамокобальтовые,
Титановольфрамокобальтовые
Танталотитановольфрамокобальтовые
Безвольфрамовые
Слайд 15Основные свойства твердых сплавов
Достоинство твердых сплавов - теплостойкость составляющая 800...
1000° С, что позволяет значительно повысить скорость резания по сравнению
с быстрорежущими сталями.
Недостатком твердых сплавов является относительно низкая прочность при изгибе Прочность при сжатии твердых сплавов значительна, поэтому режущие пластины целесообразно располагать так, чтобы они работали на сжатие, а не на изгиб. Твердые сплавы имеют твердость 86...90 HRA
Слайд 16Строение металлокерамических твердых сплавов
Слайд 17Вольфрамокобальтовые сплавы WC + Co
Предназначены в основном для обработки
чугуна, сплавов цветных металлов и неметаллических материалов
Чем больше в
сплаве кобальта, тем меньше твердость и больше вязкость
Слайд 18Титановольфрамокобальтовые сплавы WC + TiC + Co.
Сплавы
этой группы при одинаковом содержании кобальта имеют большую твердость и
хрупкость, чем однокарбидные.
Применяются при получистовой и чистовой обработке материалов, обладающих высокой твердостью.
Слайд 19Танталотитановольфрамокобальтовые сплавы WC + (TiC + TaC) + Co
Твердые сплавы этой группы превосходят двухкарбидные сплавы по прочности.
Характеризуются высокой износостойкостью и эксплуатационной прочностью, хорошо сопротивляются ударным нагрузкам и вибрациям.
Применябтся при черновой обработке с большими сечениями срезаемого слоя, при работе с ударами — строгание, фрезерование
Слайд 20Безвольфрамовые твердые сплавы
Основа - карбид или карбонитрид
титана и тугоплавкая связка, например, никельмолибденовая.
Слайд 21Достоинства безвольфрамовых сплавов
высокая окалиностойкость,
низкий коэффициент трения,
пониженная склонностью к
адгезионному взаимодействию с обрабатываемым материалом.
отсутствие в сплаве дефицитного вольфрама
Слайд 22Недостатки везвольфрамовых сплавов
Более низкая прочность,
Склонность к разупрочнению при повышенных
температурах,
Низкая теплопроводность
Слайд 23Область применения безвольфрамовых сплавов
чистовая и получистовая обработка конструкционных и малолегированных
сталей и чугунов, а также некоторых цветных металлов.
Слайд 25Минералокерамика
(ГОСТ 26630-85)
Исходное сырье - глинозем и кремний
Недостаток–
повышенная хрупкость.
Применяются для получистой и чистой обработки чугуна, стали
и цветных сплавов
Теплостойкость минералокерамики значительно выше теплостойкости твердых сплавов
Твердость разных марок также в среднем превышает твердость металлокерамических сплавов, ее пределы HRA 91,5-95
Слайд 26Физико-механические свойства инструментальной керамики
Слайд 27Сверхтвердые материалы
алмаз,
материалы на основе нитрида бора
композиционные материалы,
содержащие алмаз, нитрид бора, карбиды металлов и твердые окислы.
Слайд 28Алмаз
самый твердый инструментальный материал
высокая теплопроводность
низкий коэффициент линейного теплового
расширения
высочайшая износостойкость, превышающая износостойкость твердых сплавов при резании закаленных
сталей в тысячи раз, а в сравнении с минералокерамикой - в сотни тысяч раз.
высокая химическая и коррозионная стойкость
Слайд 29Недостатки алмазного инструмента
Высокая хрупкость и низкая прочность при изгибе (210-480МПа),
требующие повышенной жесткости и виброустойчивости технологической системы при резании.
Высокая
химическая активность к железу , что ведет к растворению алмаза в железе при их контакте с нагревом выше температуры 750-800°С
Слайд 30Кубический нитрид бора
химическое соединение бора (43,6 %) и азота
(56,4%) с кубической кристаллической решеткой почти с таким же строением
и параметрами, как и алмаз, где каждый атом бора соединен с четырьмя атомами азота.
Слайд 31Основные свойства КНБ
Микротвердость КНБ ниже, чем алмаза, и у композита
01 равна 85-94 ГПа.
По теплостойкости КНБ значительно превосходит алмаз,
имея ее уровень 1300-1500°С.
КНБ является химически чрезвычайно инертным материалом. Он устойчив в нейтральных, восстановительных, газовых средах, с углеродом реагирует лишь при температурах выше 2000°С, не смачивается многими металлами, устойчив к кислотам, щелочам, перегретым парам воды, практически инертен к железу.
Слайд 32Сравнение инструментальных материалов по служебным характеристикам и стоимости
Слайд 33Контрольные вопросы
Требования к инструментальным материалам
Группы инструментальных материалов
Чем объясняются высокие режущие
свойства быстрорежущих сталей
Основные свойства твердых сплавов
Основные свойства минералокерамики
Сверхтвердые материалы. Достоинства
и недостатки
