Детали из металла без использования режущих инструментов получают с помощью: Карта сайта

механическая, ультразвуковая, ручная, гидроабразивная, холодная, газопламенная

С древних времен человечество использует металлы и их сплавы; из них делают оружие, украшения, домашнюю утварь, инструменты и разнообразные детали. Чтобы металлический слиток превратился в нужное людям изделие, требуется немало усилий: заготовку необходимо обработать, изменив ее форму и размер, а также физико-химические свойства. За долгое время с момента открытия металлов было создано множество способов их обработки.

Основные способы обработки металлов

Различия между способами металлообработки заключаются в том, какое оборудование и технологии применяются. Основными методами обработки можно назвать следующие:

• Механический (осуществляется с помощью давления и резания).
• Термический.
• Художественный.
• Электрический.
• Токарный.
• Сварка.
• Литье.

Обработка металлов под давлением

При этом способе обработки форма и размеры изделия изменяются в процессе деформирования. Метод обладает рядом преимуществ:

1. Улучшение структуры металла.
2. Повышение физико-механических свойств материала.
3. Придание сплаву химической однородности.
4. Минимизация усадочной пористости.
5. Повышение прочности и эластичности металла.

Как будет обрабатываться металл? Это зависит от того, какая технология выбрана. Основные методы обработки под давлением перечислены в таблице ниже:

Процесс	Цель	Виды
Прокатка	Уменьшение геометрических параметров поперечного сечения детали, придание требуемой конфигурации	поперечная; продольная; поперечно-винтовая
Ковка	Создание детали определенной формы с помощью высокотемпературного нагрева и инструментов	ручная ковка; штамповка; ковка с помощью оборудования
Прессование	Выдавливание металла на оборудовании со сменной матрицей	Прессование в горячем/холодном состоянии
Волочение	Формирование изделия с заданным профилем поперечного сечения	сухое/мокрое; черновое/чистовое; однократное/многократное; холодное/горячее
Объемное штампование	Получение изделия нужной конфигурации при помощи штампа	Процесс обработки с открытым/закрытым штампом
Листовое штампование	Создание детали гидравлическим или кривошипно-шатунным прессом	раздельное; формообразующее

Отдельно надо отметить холодную обработку металла под давлением. Такой способ позволяет изменить физико-химические показатели изделий, придать им желаемую форму и размер, сохранив целостность материала.

Резание

При обработке резанием для изготовления деталей применяется режущий инструмент. После того, как верхний слой металла срезан, получается заготовка детали заданной точности, обладающая определенной формой и шероховатостью. Снятие слоев происходит на металлорежущем станке. В качестве материала для заготовок используется сортовой прокат металлов. К основным видам резания относятся:

• Ручная обработка. Газосварщик с помощью газовой горелки режет металл на куски необходимого размера и формы. К такому способу прибегают опытные производства или небольшие мастерские.
• Газопламенная обработка. Пламя, которое создает специальная установка, быстро разрезает металлический лист. Этот способ позволяет раскладывать получившиеся заготовки по контейнерам (затем их доставляют на сборочные пункты).
• Лазерная обработка. Металл разрезают лазерным лучом. Лазерная обработка не только обладает высокой точностью, но и дает возможность снизить количество отходов. Помимо этого, лазер используют для сварки и нанесения гравировки.
• Плазменная обработка. Факел плазмы (высокоионизированный газ) разрезает листы из твердых или специальных сплавов.
• Гидроабразивная обработка. Для разрезания металла используется струя воды с абразивом. Проходящая через узкое отверстие вода под большим давлением достигает скорости 900 метров в минуту и режет материал. Процессом управляют компьютерные программы.

Термическая обработка

Термообработка — это последовательность нагрева, выдержки и охлаждения металла. Термический способ обработки нужен, чтобы изменить структуру материала и придать заготовке необходимые физико-механические свойства. Заготовки производят из стали и цветных металлов.

Виды термической обработки:

• Отжиг 1-го или 2-го рода. Металл нагревают до нужной температуры, затем подвергают выдержке и охлаждению, в результате чего получают материал равновесной структуры. Металл приобретает больше вязкости и пластичности, при этом его твердость и прочность снижается.
• Закалка. Такой вид обработки делится на два подвида — с полиморфным превращением и без. Закалка увеличивает прочность и твердость металла благодаря образованию неравновесной структуры. Эту обработку проходят сплавы, претерпевающие фазовые изменения в твердом состоянии при нагреве и охлаждении.
• Отпуск — метод, разработанный для прочных сталей и закаленных сплавов. Ключевые параметры — температура нагрева, период выдержки и скорость охлаждения.
• Старение. Старению подвергают сплавы, прошедшие закалку без полиморфного превращения. Этот вид термообработки позволяет увеличить прочность и твердость сталей из алюминия, магния, меди и никеля.
• Химико-термическая обработка, изменяющая химический состав, структуру и характеристики поверхности изделия. После такой обработки металл становится более износостойким и твердым, приобретает сопротивление усталости и контактную выносливость, а также антикоррозийные свойства.
• Термомеханическая обработка. В процессе материал претерпевает пластическую деформацию, которая дает возможность создать повышенную плотность дефектов кристаллического строения заготовки. Таким способом обрабатывают алюминиевые и магниевые сплавы.

Сварочный, электрический и токарный способы обработки

С помощью сварки добиваются неразъемного соединения стальных деталей, нагревая металл до плавления или высокопластического состояния. Расплавленный по краю соединяемых частей материал перемешивается, и при его затвердении образуется шов. Существует электрическая (дуговая и контактная) и химическая (газовая и термитная) сварка.

Электрическая металлообработка делится на две разновидности:

1. Электроискровая обработка, основанная на разрушительном действии электроискровых разрядов на прочные металлы.
2. Ультразвуковая обработка — метод, созданный для работы с закаленной сталью, твердыми сплавами, драгоценными камнями и другими материалами.

Токарной обработкой называются ручные работы на станке. В процессе с деталей удаляется лишний слой, и они приобретают нужную форму, точность, шероховатость и размеры. Выбор вида обработки зависит от цели работ (основные работы, ремонт, сборка).

Обработка металла необходима для производства заготовок и деталей, которые требуются для машиностроения, авиации, автомобильной промышленности и других отраслей.

Каталог статей ООО «Резка Металла»

Преимущества плазменной резки металла

В настоящее время технология плазменной резки металла является наиболее распространенной во всех сферах промышленного производства. Это объясняется качеством, скоростью и простотой данного процесса, а также его низкой себестоимостью. Попробуем разобраться в принципе, преимуществах и недостатках этого метода.

Как сделать заказ?

Для того чтобы заказать раскрой листового металла или другие виды металлообработки, необходимо предоставить чертеж деталей. Он выполняется на бумаге или в электронном виде. Вместо чертежа подойдет образец или шаблон изделия.

Информация для заказа:

Качество металлообработки на заказ

Металлообработка по индивидуальным заказам производится на технологичных станках с ЧПУ. Это наукоемкий процесс, к которому предъявляются высокие требования. Каждый заказчик получает детали, изготовленные в точном соответствии с предоставленным чертежом. При этом соблюдаются стандарты, нормативы металлообработки.

Рекомендации к заказу лазерной резки в СПб

У нас В БУДУЩЕМ Вы можете заказать услуги по лазерной резке металла и изделий из различных сплавов — из оцинкованной, конструкционной, нержавеющей стали, листового металла, алюминия. Мы гарантируем заказчикам.

Преимущества металлообработки на заказ

При выполнении металлообработки заготовок, деталей по индивидуальным заказам гарантируется высокое качество работы. Это актуально, если воспользоваться услугами профессионалов.

Оплата услуг компании

ООО «Резка Металла» производит раскрой металла и оказывает другие услуги исключительно качественно и строго в оговоренные сроки. При этом мы проводим гибкую ценовую политику и идем навстречу клиентам при необходимости срочной реализации заказа.

Дополнительные услуги:

Качественно режем толстый металл

ООО «Резка Металла» осуществляет резку металла толщиной до 300 миллиметров. Возможность работы с заготовками таких габаритов обусловлена использованием высококачественного газового оборудования, отличающегося высокой надежностью и универсальностью. Мобильные и стационарные плазморезы, имеющиеся в нашем распоряжении (в том числе и работающие с ЧПУ), позволяют выполнять подобные заказы в самые короткие сроки. Именно использование плазменной резки металла в СПб и позволяет достичь наилучшего результата!

Резка металла в СПб

Резка металла — достаточно популярная услуга в СПб. В этом нет ничего удивительного, ведь в крупных городах такая услуга необходима ввиду большого количества производственных предприятий.

Способы раскроя листового металла

Резка листового металла подразумевает разделение полосы, ленты или целого листа металла на несколько частей разных размеров и форм. Эти части называются заготовками. В дальнейшем они будут использованы для получения нужной детали или как конечный продукт.

Преимущества мангалов от ООО «Резка Металла»

Помимо предоставления услуг по резке и обработке металла, ООО «Резка Металла» предлагает приобрести важный атрибут загородного отдыха – мангал. Мы предлагаем большое количество изделий, изготовленных по типовым проектам, а также можем сделать мангал на заказ. С нами даже такая сугубо практичная вещь для приготовления еды превратится в настоящее произведение искусства.

Особенности жарки мяса на мангале

В любой компании есть человек, который считает себя специалистом по готовке мяса на мангале. И, скорее всего, у него есть основания так считать. Но лучше все же лишний раз проследить за его манипуляциями, чтобы вместо неудачно приготовленной свиной шеи не пришлось жевать обычные сосиски.

Дополнительная информация:

Виды и марки стали

Существующее многообразие сплавов железа принято классифицировать в первую очередь по химическому составу. По этому признаку различают две большие группы — углеродистые и легированные стали. Каждая из этих групп подразделяется на три подгруппы по процентному содержанию этих компонентов, так как количество углерода и специальных добавок в значительной степени определяет свойства металла.

Виды механической обработки

Современное машиностроение нуждается в большом количестве деталей самой сложной формы. Для обработки заготовок применяются металлорежущие станки, способные выполнять практически любые операции, включая точение, сверление, фрезерование, зенкерование, долбление и протягивание. Большинство современного оборудования, которое требуется для металлообработки в СПб, работает в полностью автоматическом режиме, используя заложенные в память чертежи.

Что влияет на качество механической обработки деталей?

Качественная обработка детали — один из важнейших факторов, определяющих конечные свойства изделия. Использование современных станков позволяет добиваться отменной точности даже при работе с самыми твердыми сплавами.

Краткий обзор металлорежущих инструментов

В настоящее время на производстве для обработки металла используются ручные и станочные металлорежущие инструменты. Они применяются для изменения размеров, формы и свойств металлических заготовок.

Износостойкие покрытия для металлорежущего инструмента

Износ ухудшает технологические возможности и вызывает необходимость восстановления режущего инструмента, работающего при высокоскоростной обработке. Для предотвращения таких ситуаций необходимо использовать металлорежущий инструмент со специальными покрытиями. Его использование в производстве обеспечивает более чем двухкратный рост производительности, десятикратное увеличение срока службы.

Технология плазменной резки

Для разрезания металлов в промышленности применяются несколько разных методов, отличающихся между собой эффективностью, затратами и качеством реза. Наиболее перспективной из них является технология плазменной резки. Суть метода заключается в том, что разрезаемый металл проплавляется за счет энергии сжатой плазменной дуги и удалении расплава струей плазмы.

Кронштейны

Современный интерьер достаточно сложно представить без такого элемента, как кронштейн. При помощи крепежного приспособления осуществляется установка различной бытовой, климатической и осветительной техники. Кроме того, изделия широко применяются в кирпичной кладке, а также при монтаже вентилируемых или светопрозрачных фасадов.

Наше оборудование

ООО «Резка Металла» считает своим основным приоритетом высокое качество представляемых клиентам услуг. Успешно реализовать эту задачу дает возможность как высокий интеллектуальный потенциал персонала, так и мощная производственная база.

Что такое конструкторская документация?

В состав конструкторской документации (КД) входит пакет графических и текстовых документов, определяющих в отдельности или в совокупности конструкцию детали, узла, машины или механизма. Она содержит полную информацию, необходимую для производства, использования, ремонта и утилизации конкретного изделия.

Изготовление шестерен

Важнейшим элементом большей части современных механизмов является шестерня. Качество и технические особенности таких деталей закладываются еще на стадии производства.

Плазменный станок: основные типы

Технология плазменной резки широко применяется как крупными предприятиями, так и небольшими компаниями. Ее применение показывает превосходные результаты при работе с любым электропроводящим материалом и в случае больших объемов работ. Метод плазменной резки имеет целый ряд преимуществ по сравнению с другими способами раскроя металла.

Токарные работы

Токарные работы представляют собой процесс обработки детали цилиндрической или конической формы посредством резания. Для этой цели используются специальные токарные станки. Обработка осуществляется путем срезания резцом нужного слоя (припуска) с поверхности закрепленной в шпинделе заготовки для получения нужных размеров. При этом токарный станок вращает деталь, а резец передвигается вдоль или поперек ее оси. Помимо резцов, в токарных работах используют и другие режущие инструменты, в том числе сверла, развертки, зенкеры, плашки, метчики, резьбонарезные головки и другие.

Приспособления для резки листового металла

Современное производство немыслимо без использования листового металла. Этот материал широко применяется при изготовлении корпусов оборудования, емкостей разного рода, кузовов автомобилей, стройматериалов и т. д. В массовом, крупносерийном и серийном производстве для резки листового металла используется специализированное автоматическое и полуавтоматическое оборудование (пилы, гильотины и т. д.). Для этих же целей в единичном производстве используется ограниченный набор приспособлений.

Ножницы для резки листового металла

Для резания листового металла в единичном и в среднесерийном производстве применяются различные виды ножниц. Работа этим инструментом требует высокого опыта и квалификации работников.

Станок для резки листового металла

Для работы с листовым металлом в условиях крупносерийного и массового производства используются разные виды станков. Использование этого оборудования обеспечивает высокое качество и оптимальную себестоимость получаемой продукции.

Технология газовой резки металла

Одним из наиболее простых методов обработки низкоуглеродистых и низколегированных сталей является газовая резка металла. Суть этой технологии заключается в выгорании металла в струе кислорода и в последующем удалении образующихся окислов металла из зоны резания. В зависимости от характера реза выделяют три вида газовой резки.

Ручная резка металла

В быту или в условиях единичного и мелкосерийного производства нередко приходится разрезать металлическую заготовку или металлопрокат. Для решения этой задачи можно использовать разные виды ручного инструмента и оборудования.

Особенности резки металла

Широкое распространение и невысокая стоимость обуславливают широкое использование черных и цветных металлов в современной промышленности. Для резки этих материалов используются разные технологии. Каждая из них имеет свои особенности.

Что обрабатывают на токарных станках

Токарные работы широко востребованы в современном промышленном производстве. В основе этой технологии лежит процесс обработки заготовок металлических изделий посредством резанья. Важное условие такой металлообработки – наличие специальных инструментов.

Для чего нужна металлообработка

Металлообработка представляет собой процесс обработки изделий из черного или цветного металла. Для этой цели используются специализированные станки. Помимо этого, важное условие успешной и качественной металлообработки – высокая квалификация и длительный производственный опыт исполнителей.

На что способна механообработка

Механообработка – технологический процесс придания металлической заготовке функциональной формы и нужных размеров. Механическая обработка изделия может включать в себя выполнение целого комплекса технологических операций, таких как фрезерные, токарные, сверлильные, слесарные и сварочные. Механообработка позволяет решать широчайший спектр задач. После разработки любого механизма и проведения необходимых расчетов при создании опытного образца и в процессе производства детали задействуется один или несколько видов механической обработки.

Отличия технологий лазерной и плазменной резки

В современном промышленном производстве широко используемыми и в то же время конкурирующими между собой являются технологии лазерной и плазменной резки. Они имеют одну сферу применения и на первый взгляд мало отличаются друг от друга, однако различия существуют.

Сварочный инвертор

Современные сварочные инверторы представляют собой аппараты для дуговой сварки, которые способны работать при пониженном напряжении в сети (от 185 Вольт). При этом КПД такого агрегата составляет 85–90 %, а электроэнергии потребляется в 10–12 раз меньше, чем при работе обычными аппаратами.

Влияние легирующих элементов на свариваемость металлов

При сварке металлов, которые содержат легирующие элементы (хром, кремний, молибден, марганец и другие), могут возникнуть различные проблемы, влияющие на качество шва. Например, непровары, трещины и поры. Чтобы избежать таких дефектов следует понимать, какое влияние оказывают легирующие элементы разных видов на свариваемость металлов.

О нас

ООО «Резка Металла» специализируется на предоставлении профессиональных услуг по плазменному раскрою, лазерной резки, сварке, механической обработке и окрашиванию металлических изделий. Компания имеет многолетний опыт выполнения самых сложных работ и располагает высокоточным и производительным оборудованием, экономящим Ваши временные и финансовые ресурсы.

Пламенная резка в нашей компании: качественно и выгодно

Перечень услуг, предоставляемых ООО «Резка Металла», включает плазменную резку металла. Компания располагает современным оборудованием промышленного класса, сочетающим высокую производительность, точность и низкую стоимость раскроя. Используемые станки отвечают самым высоким требованиям, предъявляемым к промышленной технике.

Почему лазерную резку стоит поручить нашим специалистам

Вы нуждаетесь в быстром и качественном раскрое металлопроката? Рекомендуем воспользоваться услугами ООО «Резка Металла». Компания располагает парком современного лазерного оборудования, включающего установки LaserCut FO 3015-1.0 Optima. Применяемая техника обеспечивает уверенный рез тугоплавких материалов, не создавая нежелательных деформаций и не перегревая заготовку.

Как организуются работы по сварке металлоизделий в нашей компании

Наряду с прочими работами, специалисты ООО «Резка Металла» осуществляют сварку изделий из металла. Сварщики, занятые в штате компании, имеют большой опыт работы с самыми сложными материалами. Наличие современного оборудования производства TRIUMF и других брендов-лидеров гарантирует, что любые поставленные задачи будут решены точно в срок и в соответствии с самыми строгими критериями качества.

Мы — лидеры российского рынка по плазменной резке металла

Обработка металла и подготовка металлических деталей к дальнейшему использованию — основное направление производственной деятельности ООО «Резка Металла». Для этой цели на нашем предприятии используются самые современные, инновационные способы раскроя чёрного и цветного листового металла, в том числе плазменная резка.

Классификация мангалов

ООО «Резка Металла» предлагает широкий ассортимент мангалов для дачи и загородного отдыха. У нас можно найти решения любых типов.

Советы по выбору мангалов

Если вы ищете качественный мангал, обращайтесь в ООО «Резка Металла». У нас можно найти надежные модели с различными характеристиками. Однако чтобы сделать правильный выбор, нужно определиться с несколькими основными моментами.

Применение металлов и их сплавов — урок. Химия, 8–9 класс.

О том, что свойства металлов меняются при их сплавлении, стало известно ещё в древности. \(5\) тысяч лет тому назад наши предки научились делать бронзу — сплав олова с медью. Бронза по твёрдости превосходит оба металла, входящие в её состав.

 

Свойства чистых металлов, как правило, не соответствуют необходимым требованиям, поэтому практически во всех сферах человеческой деятельности используют не чистые металлы, а их сплавы.

Сплав — это материал, который образуется в результате затвердения расплава двух или нескольких отдельных веществ.

В состав сплавов кроме металлов могут входить также неметаллы, например, такие как углерод или кремний.

 

Добавляя в определённом количестве примеси других металлов и неметаллов, можно получить многие тысячи материалов с самыми разнообразными свойствами, в том числе и такими, каких нет ни у одного из составляющих сплав элементов.

 

Сплав по сравнению с исходным металлом может быть:

• механически прочнее и твёрже,
• со значительно более высокой или низкой температурой плавления,
• устойчивее к коррозии,
• устойчивее к высоким температурам,
• практически не менять своих размеров при нагревании или охлаждении и т. д.

Например, чистое железо — сравнительно мягкий металл. При добавлении в железо углерода твёрдость его существенно возрастает. По количеству углерода, а следовательно, и по твёрдости, различают сталь (содержание углерода менее \(2\) % по массе), чугун (\(С\) — более \(2\) %). Но не только углерод изменяет свойства стали. Добавленный в сталь хром делает её нержавеющей, вольфрам делает сталь намного более твёрдой, добавка марганца делает сплав износостойким, а ванадия — прочным.

Применение сплавов в качестве конструкционных материалов

Сплавы, используемые для изготовления различных конструкций, должны быть прочными и легко обрабатываемыми.

 

В строительстве и в машиностроении наиболее широко используются сплавы железа и алюминия.

 

Такие сплавы железа, как стали, отличаются высокой прочностью и твёрдостью. Их можно ковать, прессовать, сваривать.

Чугуны используют для изготовления массивных и очень прочных деталей. Например, раньше из чугуна отливали радиаторы центрального отопления, канализационные трубы, до сих пор изготавливают котлы, перила и опоры мостов. Изделия из чугуна изготавливаются с применением литья.

  

Сплавы алюминия, используемые в конструкциях, наряду с прочностью должны отличаться лёгкостью. Дюралюминий, силумин — сплавы алюминия, они незаменимы в самолёто-, вагоно- и кораблестроении.

 

В некоторых узлах самолётов используются сплавы магния, очень лёгкие и жароустойчивые.

 

В ракетостроении применяют лёгкие и термостойкие сплавы на основе титана.

 

Для улучшения ударопрочности, коррозионной стойкости, износоустойчивости сплавы легируют — вводят специальные добавки. Добавка марганца делает сталь ударопрочной. Чтобы получить нержавеющую сталь, в состав сплава вводят хром.

 

Рис. \(1\). Конструкция из стальных балок	Рис. \(2\). Радиатор центрального отопления	Рис. \(3\). Детали, отлитые из чугуна

Инструментальные сплавы

Инструментальные сплавы предназначены для изготовления режущих инструментов, штампов и деталей точных механизмов. Такие сплавы должны быть износостойкими и прочными, причём при разогревании их прочность не должна существенно уменьшаться. Таким требованиям отвечают, например, нержавеющие стали, которые прошли специальную обработку (закалку).

Добавление к сплавам веществ, улучшающих их свойства, называют легированием.

Для придания необходимых свойств инструментальные стали, как правило, легируют вольфрамом, ванадием или хромом.

Применение сплавов в электротехнической промышленности, электронике и приборостроении

Сплавы служат незаменимым материалом при изготовлении особо чувствительных и высокоточных приборов, различного рода датчиков и преобразователей энергии.

 

Например, на изготовление сердечников трансформаторов и деталей реле идёт сплав никеля. Отдельные детали электромоторов изготавливаются из сплавов кобальта.

 

Сплав никеля с хромом — нихром, отличающийся высоким сопротивлением — используется для изготовления нагревательных элементов печей и бытовых электроприборов.

Из сплавов меди в электротехнической промышленности и в приборостроении наиболее широкое применение находят латуни и бронзы.

 

Латуни незаменимы при изготовлении приборов, деталью которых являются запорные краны. Такие приборы используются в сетях подачи газа и воды.

 

Бронзы идут на изготовление пружин и пружинящих контактов.

 

Рис. \(4\). Нагревательные элементы бытовых электроприборов	Рис. \(5\). Краны для водопроводов	Рис. \(6\). Металлическая пружина

 

Применение легкоплавких сплавов

Главным востребованным свойством легкоплавких сплавов является заданная низкая температура плавления. Это свойство, в частности, используется для пайки микросхем. Кроме того, эти сплавы должны иметь определённую плотность, прочность на разрыв, химическую инертность, теплопроводность.

 

Легкоплавкие сплавы производят из висмута, свинца, кадмия, олова и других металлов. Такие сплавы используют в термодатчиках, термометрах, пожарной сигнализации, например, сплав Вуда. А также в литейном деле для производства выплавляемых моделей, для фиксации костей и протезирования в медицине.

 

Сплав натрия с калием (температура плавления \(–\)\(12,5\) °С) используется как теплоноситель для охлаждения ядерных реакторов.

 

Рис. \(7\). Припой (сплав для паяния) имеет невысокую температуру плавления	Рис. \(8\). Легкоплавкие сплавы незаменимы в датчиках пожарной сигнализации

 

Применение сплавов в ювелирном деле

Применение в чистом виде драгоценных металлов в ювелирном деле не всегда оправдано и целесообразно из-за их дороговизны, физических и химических особенностей.

 

Для придания ювелирным изделиям из золота большей твёрдости и износостойкости используются сплавы с другими металлами.

 

Самая лучшая добавка — это серебро (понижает температуру плавления) и медь (повышает твёрдость). Чистое золото используют очень редко, так как оно слишком мягкое, легко деформируется и царапается.

 

Из сплавов золота с \(10–30\) % других благородных металлов (платины или палладия) изготавливают форсунки лабораторных приборов, а из сплава с \(25–30\) % серебра — ювелирные изделия и электрические контакты.

 

Рис. \(9\). Ювелирные изделия из сплавов золота

 

Сплавы в искусстве

Оловянная бронза (сплав меди с оловом) — один из первых освоенных человеком сплавов металлов. Она обладает большей, по сравнению с чистой медью, твёрдостью, прочностью и более легкоплавка. Бронзы успешно применяют для получения сложных по конфигурации отливок, включая художественное литьё. Классической маркой бронзы является колокольная бронза.

Одно из новых направлений в искусстве — производство художественных литых изделий из чугуна. Литые изделия из чугуна существенно превосходят по качеству кованые изделия.

 

Чугун — металл гораздо более хрупкий и не такой ковкий, как сталь. Но даже из такого, казалось бы, грубого материала можно получать настоящие произведения литейного искусства способом литья, например, такие как литые лестницы или решётки на окна. Такие изделия подвержены лишь поверхностной коррозии и не требуют тщательного ухода.

 

Рис. \(10\). Бронзовая скульптура	Рис. \(11\). Колокола из специального сорта бронзы	Рис. \(12\). Чугунная лестница —  практично и красиво

Источники:

Рис. 1. Конструкция из стальных балок https://cdn.pixabay.com/photo/2019/09/07/16/14/steel-scaffolding-4459235_960_720.jpg

Рис. 2. Радиатор центрального отопления https://cdn.pixabay.com/photo/2017/10/12/19/00/radiator-2845463_960_720.jpg

Рис. 3. Детали, отлитые из чугуна https://cdn.pixabay.com/photo/2017/10/15/18/47/fence-2854829_960_720.jpg

Рис. 4. Нагревательные элементы бытовых электроприборов https://upload.wikimedia.org/wikipedia/ru/7/7d/%D0%9A%D0%B8%D0%BF%D1%8F%D1%82%D0%B8%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%B8%D0%BA.JPG Общественное достояние

Рис. 5. Запорные краны для водопроводов  https://cdn.pixabay.com/photo/2020/02/01/21/11/water-crane-4811466_960_720.jpg

Рис. 6. Металлическая пружина https://cdn.pixabay.com/photo/2020/03/08/16/03/spring-4912865_960_720.jpg

Рис. 7. Припой (сплав для паяния)  https://cdn.pixabay.com/photo/2018/04/01/06/13/soldering-3280085_960_720.jpg

Рис. 8. Легкоплавкие сплавы https://cdn.pixabay.com/photo/2014/11/10/08/09/fire-detector-525147_960_720.jpg

Рис. 9. Ювелирные изделия из сплавов золота  https://cdn.pixabay.com/photo/2013/07/25/11/52/watch-166849_960_720.jpg

Рис. 10. Бронзовая скульптура https://cdn.pixabay.com/photo/2016/01/26/19/35/bronze-statue-1163163_960_720.jpg

Рис. 11. Колокола https://cdn.pixabay.com/photo/2017/06/17/19/30/bells-2413297_960_720.png

Рис. 12. Чугунная лестница https://cdn.pixabay.com/photo/2021/01/11/10/51/passage-5907911_960_720.jpg

Обработка металлов резанием: технология и виды

Обработка металлов резанием активно используется во многих отраслях, в наибольшей степени – в машиностроении, где является важной и дорогостоящей частью процесса. Это объясняется высокими требованиями, которые предъявляются к изделиям: они должны быть безупречны с точки зрения качества и геометрической точности.

Обработка резанием этим требованиям вполне удовлетворяет, позволяя создавать уникальные высокоточные детали. Именно поэтому уже много лет она не теряет своей популярности.

Как происходит обработка?

Резание металла – это процесс, при котором специальным режущим инструментом с обрабатываемой заготовки снимается слой металла с целью придания ей необходимой формы.

Если учесть, что существует великое множество разнообразных деталей, отличающихся по целому ряду своих характеристик, то не вызовет удивления тот факт, что для работы с ними требуются совершенно разные методы и станки. Для каждой детали предполагается своя технология. Так, основными методами обработки металлов резанием являются:

• точение;
• сверление;
• фрезерование;
• строгание;
• долбление;
• шлифование.

А использующиеся при этом станки, как правило, носят названия применяемых методов (точильный, фрезеровальный, долбежный и т. д.).

На станках устанавливаются различные инструменты, с помощью которых и выполняется процедура обработки. Они должны значительно превосходить обрабатываемый металл по твердости и прочности, их режущие края должны быть острыми. Инструменты, как и заготовки, перед началом работы закрепляются на станке с помощью специальных приспособлений.

В процессе обработки металла образуется много отходов (порядка 20% стружки), что не слишком хорошо с экономической точки зрения. Однако зачастую отказаться от резания не представляется возможным ввиду его универсальности, низкой энергозатратности, высокой точности изделий, большого выбора оборудования и т. д.

Как можно обрабатывать металл резанием?

Обработку резанием можно осуществить несколькими методами. Они ориентированы на разные по форме изделия и имеют разные цели. Основные способы обработки металлов резанием:

• Точение. Выполняется с помощью станка, на котором установлен резец (например, токарный). Процесс работы выглядит так: обрабатываемое изделие совершает вращательное движение вокруг своей оси, а в это время резцом снимается нужный слой металла. Точение применяют для цилиндрических, конических и торцевых поверхностей (и наружных, и внутренних).
• Сверление. Выполняется на станках с установленным сверлом. Легко догадаться, что сверление предназначено для того, чтобы проделывать в деталях отверстия. Деталь прочно зажимается в тисках, и в ней просверливается отверстие нужного диаметра, при этом диаметр определяется размером сверла. Между тем сверла различаются не только размером, но и формой: есть сверла спиральные, перовые, центровочные и другие, каждое для своих целей.
• Фрезерование. Требует специального оборудования, на котором установлена фреза – инструмент с резцами. Фреза совершает вращательное движение, а заготовка, закрепленная на столе, движется продольно. Фрезеровка может быть горизонтальной, вертикальной и диагональной, в зависимости от того, как будут закреплены заготовка и фреза. Существуют и компактные ручные электрические фрезеры, которые при необходимости могут использоваться где угодно, не привязывая мастера к станку. Правда, и возможностей у них гораздо меньше.
• Строгание. Для него необходим строгальный станок (их существует несколько видов: строгально-долбежный, поперечно-строгальный, продольно-строгальный и т. д.). Обрабатывают на них преимущественно рамы, штанги, станины и т. п. Резцы могут использоваться прямые и изогнутые. Прямые наиболее просты в применении, но не позволяют добиться высокой точности. Изогнутые резцы высокоточны, и поэтому являются предпочтительными, и распространены больше.
• Долбление. Необходим долбежный станок. Резец совершает прямолинейное возвратно-поступательное движение, а перпендикулярно ему двигается заготовка. Применяется по большей части для плоских поверхностей с небольшой высотой. С помощью долбления, например, можно получить зубчатые колеса достаточно неплохих степеней точности.
• Шлифование. Для него необходим станок со шлифовальным кругом. Шлифовальный круг крутится, а заготовка получает круговую, продольную или поперечную подачу. Шлифование позволяет получить деталь потрясающей точности, следует лишь учитывать в работе ряд особенностей процесса, таких как нагревание детали во время обработки, устойчивость станка (отсутствие сильных вибраций), глубина резания и т. д.

Выводы

Обработка металла резанием, несмотря на свой недостаток в виде большого количества отходов, продолжает активно использоваться в различных производственных отраслях.

При резании подвергается деформации форма детали без воздействия на структуру материала, режущий инструмент работает лишь с поверхностью изделия. Если прибавить к этому универсальность, высокоточность и другие плюсы, то они, несомненно, перекроют имеющиеся минусы. Поэтому можно с уверенностью заявить, что, несмотря на появление новых технологий обработки металла, обработка резанием сдаст свои позиции еще очень нескоро.

Error

Jump to…

Jump to…Новостной форумГолосовые и видео занятия в форме онлайн видеоконференции Google Meet: преподаватель Корытов Михаил Сергеевич (постоянно действующая ссылка)Информация по порядку изучения дисциплины, прохождению аттестации (ликвидации задолженности)Взаимозаменяемость гладких цилиндрических сопряжений [Электронный ресурс]{ : учебно-методическое пособие (методические указания к курсовой работе). Омск : СибАДИ, 2016. Взаимозаменяемость, допуски и посадки — лабораторный практикум сост. М.С. Корытов, В.В. Акимов, И.М. Князев, А.Ф. Мишуров. — 2-е изд., стер. — Электрон, дан. — Омск СибАДИ, 2021Материаловедение. Технология конструкционных материалов [Электронный ресурс]{ : методические указания по выполнению контрольной работы и задания. Омск : СибАДИ, 2018. — 47 с.Материаловедение технология конструкционных материалов — лабораторный практикум сост. М.С. Корытов, В.В. Акимов, И.М. Князев, В.В. Евстифеев, А.Ф. Мишуров. — Электрон, дан. Омск СибАДИ 2021Композиционные материалы в машиностроении: Методические указания к лабораторной работе для студентов очной и заочной форм обучения / Сост. В.В. Евстифеев, В.И. Матюхин, В.В.Акимов – Омск: СибАДИ, 2012. – 16 с.Основы автоматизированного проектирования [Электронный ресурс] : методические указания к курсовой работе. Омск : СибАДИ, 2016. — 18 с.Основы автоматизированного проектирования [Электронный ресурс] : лабораторный практикум / сост.: М. С. Корытов, Ю. И. Привалова. — 2-е изд., доп. — Электрон. дан. — Омск : СибАДИ, 2019. — 103 с. Производственное оборудование. Станки, инструменты [Электронный ресурс]{ : лабораторный практикум. Омск : СибАДИ, 2019. — 52 с.Разработка технологий производства деталей машин [Электронный ресурс]{ : методические указания к курсовой работе. Омск : СибАДИ, 2018. — 47 с.Станки, инструменты [Электронный ресурс]{ : методические указания к контрольной работе. Омск : СибАДИ, 2018. — 64 с.Справочник сварщика. Под ред. В. В. Степанова. Изд. 3-е М., «Машиностроение», 1974, 520 с.Технология и оборудование сварки [Электронный ресурс] : лабораторный практикум. Омск : СибАДИ, 2019. — 53 с.Физико-химические процессы при обработке металлов : лабораторный практикум : / СибАДИ Омск : СибАДИ, 2014. — 51 с.Электроматериалы: Учебное пособие / А.А. Руппель, В.П. Расщупкин, М.С. Корытов, Ю.К. Корзунин. – Омск: Изд-во СибАДИ, 2009. – 134 с.Энциклопедия машиностроения. Том I — Материалы (свойства, химсостав, обоснование марки стали при выполнении курсовой работы)Электротехнические материалы, пластмассы, резины, композиты: Учебное пособие / В.В. Евстифеев, М.С. Корытов. – Омск: Изд-во СибАДИ, 2009. – 36 с.Технология восстановления деталейКомпьютерное моделирование в двигателестроенииВопросы для сдачи экзамена по курсу «Материаловедение. ТКМ»Вопросы для сдачи экзамена по курсу «Станки, инструмент»Вопросы для сдачи зачета по курсу «Производственное оборудование и инструменты»Вопросы для сдачи экзамена (зачета) по курсу «Материаловедение»Вопросы для сдачи зачета по курсу «Материаловедение и технология конструкционных материалов. Часть1″Вопросы для сдачи зачета по курсу «Технология и оборудование сварки»Перечень вопросов для экзамена по курсу «Взаимозаменяемость, допуски и посадки»Вопросы для сдачи зачета по курсу «Высокотехнологичные процессы производства деталей автомобилей»График текущих консультаций и сдачи задолженностей (лето 2020-2021 уч. г.)

Изготовление деталей на токарном станке

Воскресенье, 20 Август, 2017

Подавляющее большинство металлических деталей для технических устройств и приборов изготавливаются методом снятия стружки. Этот вид обработки материалов выполняют с помощью токарного станка.

Возможности токарных станков

Человека, далекого от металлообработки, восхитят возможности современных токарных станков. Они способны обычный кусок металла превратить в произведение искусства. Основное предназначение этих станков заключается в получении деталей с заданными геометрическими параметрами.

Все работы выполняются методом сочетания двух движений: вращения при одновременной подаче заготовки в ту или иную сторону.

В каждый момент обработки снимается слой стружки, толщина которого может быть самой минимальной. Так получают детали с точными геометрическими размерами, заданными проектировщиком.

Специфика токарных станков заключается в вытачивании объемных фигур, которые принято называть «телами вращения». Это такие формы, как шар, конус, цилиндр. Причем сочетание этих фигур в одном изделии может быть самым разным.

Изготовление деталей на токарном станке выполняется в несколько этапов.

1. Подготовка заготовки.
2. Черновая обработка.
3. Чистовая обработка.
4. Контрольные замеры.

Способы токарной обработки

Токарные станки могут выполнять широкий спектр операций, которые необходимы для получение сложных деталей.

1. Резка.
2. Обтачивание.
3. Растачивание.
4. Шлифование.
5. Нарезание резьбы.
6. Сверление.

Токарные станки бывают универсальными (выполняющими все основные операции) и специализированными, нацеленными на выполнение какой-либо одной операции или комплекса однотипных. Виды специализированных:

• токарно-винторезные;
• токарно-револьверные;
• токарно-фрезерные;
• токарно-карусельные.

Самое современное станочное оборудование – станки с ЧПУ (числовым программным управлением) и их комплекс: обрабатывающие центры. Эти аппараты многозадачные. Все операции они выполняют без вмешательства оператора. Его задача состоит лишь в загрузке задания, приемке готового изделия и техническом обслуживании станка. Всеми остальными действиями по металлообработке руководит программа.

Режущие инструменты токарных станков

Основной инструмент в металлообработке – токарные резцы. Большинство операций выполняется ими. Существует множество видов резцов, каждый из которых обеспечивает узкоспециализированный вид обработки:

• наружное обтачивание проходным отогнутым резцом;
• нарезание внутренней и наружной резьбы;
• радиусное обтачивание;
• подрезание уступов;
• нарезка канавок.

Помимо резцов используют другие инструменты: фасонные инструменты, патроны, пландшайбы, метчики, зенкеры, центры, плашки и др. Крепление, перемещение и удержание режущих инструментов обеспечивает комплекс специальных узлов, каждый из которых называют «сборочной единицей».

Основные этапы изготовления детали методом обтачивания

Точение выполняют с помощью специальных резцов: токарных стамесок. Они оснащены удлиненными рукоятками, что позволяет надежно удерживать инструмент. Есть разные виды стамесок. Для черновой обработки требуется полукруглая.

1. Выполняя первый проход, снимают стружку на толщину 1-2 мм. Используют среднюю (серединную) часть стамески. Все последующие проходы выполняют только боковыми частями.
2. Снимают стружку до тех пор, пока не останется 4-5 мм металла для чистовой обработки. При переходе к ней, меняют инструмент на косую стамеску и устанавливают ее на ребро.
3. Равномерно нажимая на инструмент, выполняют чистовую обработку. Если требуется сделать внутренне отверстие, используют патроны и пландшайбы.
4. Проверяют точность выполненных работ с помощью кронциркуля, штангенциркуля, микрометра, нутрометра и др.

Точность работ на токарном станке обеспечивается правильным выбором инструментов и их геометрических параметров. У резцов это углы, расположенные между режущими кромками. В учебных заведениях по подготовке токарей большое внимание уделяют именно этим вопросам.

Столь же важно правильно держать инструмент под определенным углом. Навыки работы на токарном станке приходят с опытом. Но для управления станками с ЧПУ требуются только знания.

Направление подготовки: 190600

%PDF-1.5
%
1 0 obj
>
/Metadata 2 0 R
/OCProperties >
/OCGs [3 0 R]
>>
/Pages 4 0 R
/StructTreeRoot 5 0 R
/Type /Catalog
>>
endobj
6 0 obj

/ModDate (D:20140317161723+04’00’)
/Producer
/Title
>>
endobj
2 0 obj
>
stream
application/pdf

Admin

Направление подготовки: 190600

2013-09-26T21:46:45+03:00Microsoft® Word 20102014-03-17T16:17:23+04:002014-03-17T16:17:23+04:00Microsoft® Word 2010uuid:2a7e0552-b762-445c-b195-f70a88bea99cuuid:a2e013e2-102a-4a3b-90ed-d46494d527c2

endstream
endobj
3 0 obj
>
>>
>>
endobj
4 0 obj
>
endobj
5 0 obj
>
endobj
7 0 obj
>
/MediaBox [0 0 595.32 841.92]
/Parent 4 0 R
/Resources >
/ProcSet [/PDF /Text /ImageC]
/XObject >
>>
/Rotate 0
/StructParents 1
/Tabs /S
/Type /Page
/Annots [111 0 R]
>>
endobj
8 0 obj
>
/MediaBox [0 0 595.32 841.92]
/Parent 4 0 R
/Resources >
/ProcSet [/PDF /Text]
>>
/Rotate 0
/StructParents 2
/Tabs /S
/Type /Page
>>
endobj
9 0 obj
>
/MediaBox [0 0 595.32 841.92]
/Parent 4 0 R
/Resources >
/ProcSet [/PDF /Text]
>>
/Rotate 0
/StructParents 3
/Tabs /S
/Type /Page
>>
endobj
10 0 obj
>
/MediaBox [0 0 595.32 841.92]
/Parent 4 0 R
/Resources >
/ProcSet [/PDF /Text]
>>
/Rotate 0
/StructParents 4
/Tabs /S
/Type /Page
>>
endobj
11 0 obj
>
/MediaBox [0 0 595.32 841.92]
/Parent 4 0 R
/Resources >
/ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI]
>>
/Rotate 0
/StructParents 5
/Tabs /S
/Type /Page
>>
endobj
12 0 obj
>
/MediaBox [0 0 595.32 841.92]
/Parent 4 0 R
/Resources >
/ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI]
/XObject >
>>
/Rotate 0
/StructParents 6
/Tabs /S
/Type /Page
>>
endobj
13 0 obj
>
/MediaBox [0 0 595.32 841.92]
/Parent 4 0 R
/Resources >
/ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI]
>>
/Rotate 0
/StructParents 7
/Tabs /S
/Type /Page
>>
endobj
14 0 obj
>
/MediaBox [0 0 595.32 841.92]
/Parent 4 0 R
/Resources >
/Font >
/ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI]
/XObject >
>>
/Rotate 0
/StructParents 8
/Tabs /S
/Type /Page
>>
endobj
15 0 obj
>
/MediaBox [0 0 595.32 841.92]
/Parent 4 0 R
/Resources >
/Font >
/ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI]
/XObject >
>>
/Rotate 0
/StructParents 9
/Tabs /S
/Type /Page
>>
endobj
16 0 obj
>
/MediaBox [0 0 595.32 841.92]
/Parent 4 0 R
/Resources >
/Font >
/ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI]
/XObject >
>>
/Rotate 0
/StructParents 10
/Tabs /S
/Type /Page
>>
endobj
17 0 obj
>
/MediaBox [0 0 595.32 841.92]
/Parent 4 0 R
/Resources >
/Font >
/ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI]
/XObject >
>>
/Rotate 0
/StructParents 11
/Tabs /S
/Type /Page
>>
endobj
18 0 obj
>
/MediaBox [0 0 595.32 841.92]
/Parent 4 0 R
/Resources >
/Font >
/ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI]
>>
/Rotate 0
/StructParents 12
/Tabs /S
/Type /Page
>>
endobj
19 0 obj
>
/MediaBox [0 0 595.32 841.92]
/Parent 4 0 R
/Resources >
/Font >
/ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI]
/XObject >
>>
/Rotate 0
/StructParents 13
/Tabs /S
/Type /Page
>>
endobj
20 0 obj
>
/MediaBox [0 0 595.32 841.92]
/Parent 4 0 R
/Resources >
/Font >
/ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI]
>>
/Rotate 0
/StructParents 14
/Tabs /S
/Type /Page
>>
endobj
21 0 obj
>
/MediaBox [0 0 595.32 841.92]
/Parent 4 0 R
/Resources >
/Font >
/ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI]
/XObject >
>>
/Rotate 0
/StructParents 15
/Tabs /S
/Type /Page
>>
endobj
22 0 obj
>
/MediaBox [0 0 595.32 841.92]
/Parent 4 0 R
/Resources >
/Font >
/ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI]
>>
/Rotate 0
/StructParents 16
/Tabs /S
/Type /Page
>>
endobj
23 0 obj
>
/MediaBox [0 0 595.32 841.92]
/Parent 4 0 R
/Resources >
/Font >
/ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI]
>>
/Rotate 0
/StructParents 17
/Tabs /S
/Type /Page
>>
endobj
24 0 obj
>
/MediaBox [0 0 595.32 841.92]
/Parent 4 0 R
/Resources >
/Font >
/ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI]
>>
/Rotate 0
/StructParents 18
/Tabs /S
/Type /Page
>>
endobj
25 0 obj
>
/MediaBox [0 0 595.32 841.92]
/Parent 4 0 R
/Resources >
/Font >
/ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI]
/XObject >
>>
/Rotate 0
/StructParents 19
/Tabs /S
/Type /Page
>>
endobj
26 0 obj
>
/MediaBox [0 0 595.32 841.92]
/Parent 4 0 R
/Resources >
/Font >
/ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI]
>>
/Rotate 0
/StructParents 20
/Tabs /S
/Type /Page
>>
endobj
27 0 obj
>
/MediaBox [0 0 595.32 841.92]
/Parent 4 0 R
/Resources >
/Font >
/ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI]
/XObject >
>>
/Rotate 0
/StructParents 21
/Tabs /S
/Type /Page
>>
endobj
28 0 obj
>
/MediaBox [0 0 595.32 841.92]
/Parent 4 0 R
/Resources >
/Font >
/ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI]
/XObject >
>>
/Rotate 0
/StructParents 22
/Tabs /S
/Type /Page
>>
endobj
29 0 obj
>
/MediaBox [0 0 595.32 841.92]
/Parent 4 0 R
/Resources >
/Font >
/ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI]
>>
/Rotate 0
/StructParents 23
/Tabs /S
/Type /Page
>>
endobj
30 0 obj
>
/MediaBox [0 0 595.32 841.92]
/Parent 4 0 R
/Resources >
/Font >
/ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI]
>>
/Rotate 0
/StructParents 24
/Tabs /S
/Type /Page
>>
endobj
31 0 obj
>
/MediaBox [0 0 595.32 841.92]
/Parent 4 0 R
/Resources >
/Font >
/ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI]
>>
/Rotate 0
/StructParents 25
/Tabs /S
/Type /Page
>>
endobj
32 0 obj
>
/MediaBox [0 0 595.32 841.92]
/Parent 4 0 R
/Resources >
/Font >
/ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI]
/XObject >
>>
/Rotate 0
/StructParents 26
/Tabs /S
/Type /Page
>>
endobj
33 0 obj
>
/MediaBox [0 0 595.32 841.92]
/Parent 4 0 R
/Resources >
/Font >
/ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI]
/XObject >
>>
/Rotate 0
/StructParents 27
/Tabs /S
/Type /Page
>>
endobj
34 0 obj
>
/MediaBox [0 0 595.32 841.92]
/Parent 4 0 R
/Resources >
/Font >
/ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI]
/XObject >
>>
/Rotate 0
/StructParents 28
/Tabs /S
/Type /Page
>>
endobj
35 0 obj
>
/MediaBox [0 0 595.32 841.92]
/Parent 4 0 R
/Resources >
/Font >
/ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI]
/XObject >
>>
/Rotate 0
/StructParents 29
/Tabs /S
/Type /Page
>>
endobj
36 0 obj
>
/MediaBox [0 0 595.32 841.92]
/Parent 4 0 R
/Resources >
/Font >
/ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI]
/XObject >
>>
/Rotate 0
/StructParents 30
/Tabs /S
/Type /Page
>>
endobj
37 0 obj
>
/MediaBox [0 0 595.32 841.92]
/Parent 4 0 R
/Resources >
/Font >
/ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI]
>>
/Rotate 0
/StructParents 31
/Tabs /S
/Type /Page
>>
endobj
38 0 obj
>
/MediaBox [0 0 595.32 841.92]
/Parent 4 0 R
/Resources >
/Font >
/ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI]
>>
/Rotate 0
/StructParents 32
/Tabs /S
/Type /Page
>>
endobj
39 0 obj
>
/MediaBox [0 0 595.32 841.92]
/Parent 4 0 R
/Resources >
/Font >
/ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI]
/XObject >
>>
/Rotate 0
/StructParents 33
/Tabs /S
/Type /Page
>>
endobj
40 0 obj
>
/MediaBox [0 0 595.32 841.92]
/Parent 4 0 R
/Resources >
/Font >
/ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI]
>>
/Rotate 0
/StructParents 34
/Tabs /S
/Type /Page
>>
endobj
41 0 obj
>
/MediaBox [0 0 595.32 841.92]
/Parent 4 0 R
/Resources >
/Font >
/ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI]
>>
/Rotate 0
/StructParents 35
/Tabs /S
/Type /Page
>>
endobj
42 0 obj
>
/MediaBox [0 0 595.32 841.92]
/Parent 4 0 R
/Resources >
/Font >
/ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI]
>>
/Rotate 0
/StructParents 36
/Tabs /S
/Type /Page
>>
endobj
43 0 obj
>
/MediaBox [0 0 595.32 841.92]
/Parent 4 0 R
/Resources >
/Font >
/ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI]
>>
/Rotate 0
/StructParents 37
/Tabs /S
/Type /Page
>>
endobj
44 0 obj
>
/MediaBox [0 0 595.32 841.92]
/Parent 4 0 R
/Resources >
/Font >
/ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI]
/XObject >
>>
/Rotate 0
/StructParents 38
/Tabs /S
/Type /Page
>>
endobj
45 0 obj
>
/MediaBox [0 0 595.32 841.92]
/Parent 4 0 R
/Resources >
/Font >
/ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI]
/XObject >
>>
/Rotate 0
/StructParents 39
/Tabs /S
/Type /Page
>>
endobj
46 0 obj
>
/MediaBox [0 0 595.32 841.92]
/Parent 4 0 R
/Resources >
/Font >
/ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI]
/XObject >
>>
/Rotate 0
/StructParents 40
/Tabs /S
/Type /Page
>>
endobj
47 0 obj
>
/MediaBox [0 0 595.32 841.92]
/Parent 4 0 R
/Resources >
/Font >
/ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI]
/XObject >
>>
/Rotate 0
/StructParents 41
/Tabs /S
/Type /Page
>>
endobj
48 0 obj
>
/MediaBox [0 0 595.32 841.92]
/Parent 4 0 R
/Resources >
/Font >
/ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI]
/XObject >
>>
/Rotate 0
/StructParents 42
/Tabs /S
/Type /Page
>>
endobj
49 0 obj
>
/MediaBox [0 0 595.32 841.92]
/Parent 4 0 R
/Resources >
/Font >
/ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI]
/XObject >
>>
/Rotate 0
/StructParents 43
/Tabs /S
/Type /Page
>>
endobj
50 0 obj
>
/MediaBox [0 0 595.32 841.92]
/Parent 4 0 R
/Resources >
/Font >
/ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI]
>>
/Rotate 0
/StructParents 44
/Tabs /S
/Type /Page
>>
endobj
51 0 obj
>
/MediaBox [0 0 595.32 841.92]
/Parent 4 0 R
/Resources >
/Font >
/ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI]
/XObject >
>>
/Rotate 0
/StructParents 45
/Tabs /S
/Type /Page
>>
endobj
52 0 obj
>
/MediaBox [0 0 595.32 841.92]
/Parent 4 0 R
/Resources >
/Font >
/ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI]
/XObject >
>>
/Rotate 0
/StructParents 46
/Tabs /S
/Type /Page
>>
endobj
53 0 obj
>
/MediaBox [0 0 595.32 841.92]
/Parent 4 0 R
/Resources >
/Font >
/ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI]
>>
/Rotate 0
/StructParents 47
/Tabs /S
/Type /Page
>>
endobj
54 0 obj
>
/MediaBox [0 0 595.32 841.92]
/Parent 4 0 R
/Resources >
/Font >
/ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI]
>>
/Rotate 0
/StructParents 48
/Tabs /S
/Type /Page
>>
endobj
55 0 obj
>
/MediaBox [0 0 595.32 841.92]
/Parent 4 0 R
/Resources >
/Font >
/ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI]
/XObject >
>>
/Rotate 0
/StructParents 49
/Tabs /S
/Type /Page
>>
endobj
56 0 obj
>
/MediaBox [0 0 595.32 841.92]
/Parent 4 0 R
/Resources >
/Font >
/ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI]
/XObject >
>>
/Rotate 0
/StructParents 50
/Tabs /S
/Type /Page
>>
endobj
57 0 obj
>
/MediaBox [0 0 595.32 841.92]
/Parent 4 0 R
/Resources >
/Font >
/ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI]
>>
/Rotate 0
/StructParents 51
/Tabs /S
/Type /Page
>>
endobj
58 0 obj
>
/MediaBox [0 0 595.32 841.92]
/Parent 4 0 R
/Resources >
/Font >
/ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI]
>>
/Rotate 0
/StructParents 52
/Tabs /S
/Type /Page
>>
endobj
59 0 obj
>
/MediaBox [0 0 595.32 841.92]
/Parent 4 0 R
/Resources >
/Font >
/ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI]
/XObject >
>>
/Rotate 0
/StructParents 53
/Tabs /S
/Type /Page
>>
endobj
60 0 obj
>
/MediaBox [0 0 595.32 841.92]
/Parent 4 0 R
/Resources >
/Font >
/ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI]
>>
/Rotate 0
/StructParents 54
/Tabs /S
/Type /Page
>>
endobj
61 0 obj
>
/MediaBox [0 0 595.32 841.92]
/Parent 4 0 R
/Resources >
/Font >
/ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI]
>>
/Rotate 0
/StructParents 56
/Tabs /S
/Type /Page
>>
endobj
62 0 obj
>
/MediaBox [0 0 595.32 841.92]
/Parent 4 0 R
/Resources >
/Font >
/ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI]
/XObject >
>>
/Rotate 0
/StructParents 57
/Tabs /S
/Type /Page
>>
endobj
63 0 obj
>
/MediaBox [0 0 595.32 841.92]
/Parent 4 0 R
/Resources >
/Font >
/ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI]
/XObject >
>>
/Rotate 0
/StructParents 58
/Tabs /S
/Type /Page
>>
endobj
64 0 obj
>
/MediaBox [0 0 595.32 841.92]
/Parent 4 0 R
/Resources >
/Font >
/ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI]
/XObject >
>>
/Rotate 0
/StructParents 59
/Tabs /S
/Type /Page
>>
endobj
65 0 obj
>
/MediaBox [0 0 595.32 841.92]
/Parent 4 0 R
/Resources >
/Font >
/ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI]
/XObject >
>>
/Rotate 0
/StructParents 60
/Tabs /S
/Type /Page
>>
endobj
66 0 obj
>
/MediaBox [0 0 595.32 841.92]
/Parent 4 0 R
/Resources >
/Font >
/ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI]
>>
/Rotate 0
/StructParents 61
/Tabs /S
/Type /Page
>>
endobj
67 0 obj
>
/MediaBox [0 0 595.32 841.92]
/Parent 4 0 R
/Resources >
/Font >
/ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI]
/XObject >
>>
/Rotate 0
/StructParents 62
/Tabs /S
/Type /Page
>>
endobj
68 0 obj
>
/MediaBox [0 0 595.32 841.92]
/Parent 4 0 R
/Resources >
/Font >
/ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI]
/XObject >
>>
/Rotate 0
/StructParents 63
/Tabs /S
/Type /Page
>>
endobj
69 0 obj
>
/MediaBox [0 0 595.32 841.92]
/Parent 4 0 R
/Resources >
/Font >
/ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI]
/XObject >
>>
/Rotate 0
/StructParents 64
/Tabs /S
/Type /Page
>>
endobj
70 0 obj
>
/MediaBox [0 0 595.32 841.92]
/Parent 4 0 R
/Resources >
/Font >
/ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI]
/XObject >
>>
/Rotate 0
/StructParents 65
/Tabs /S
/Type /Page
>>
endobj
71 0 obj
>
/MediaBox [0 0 595.32 841.92]
/Parent 4 0 R
/Resources >
/Font >
/ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI]
>>
/Rotate 0
/StructParents 66
/Tabs /S
/Type /Page
>>
endobj
72 0 obj
>
/MediaBox [0 0 595.32 841.92]
/Parent 4 0 R
/Resources >
/Font >
/ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI]
>>
/Rotate 0
/StructParents 67
/Tabs /S
/Type /Page
>>
endobj
73 0 obj
>
/MediaBox [0 0 595.32 841.92]
/Parent 4 0 R
/Resources >
/Font >
/ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI]
>>
/Rotate 0
/StructParents 68
/Tabs /S
/Type /Page
>>
endobj
74 0 obj
>
/MediaBox [0 0 595.32 841.92]
/Parent 4 0 R
/Resources >
/Font >
/ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI]
/XObject >
>>
/Rotate 0
/StructParents 69
/Tabs /S
/Type /Page
>>
endobj
75 0 obj
>
/MediaBox [0 0 595.32 841.92]
/Parent 4 0 R
/Resources >
/Font >
/ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI]
>>
/Rotate 0
/StructParents 70
/Tabs /S
/Type /Page
>>
endobj
76 0 obj
>
/MediaBox [0 0 595.32 841.92]
/Parent 4 0 R
/Resources >
/Font >
/ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI]
>>
/Rotate 0
/StructParents 71
/Tabs /S
/Type /Page
>>
endobj
77 0 obj
>
/MediaBox [0 0 595.32 841.92]
/Parent 4 0 R
/Resources >
/Font >
/ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI]
>>
/Rotate 0
/StructParents 72
/Tabs /S
/Type /Page
>>
endobj
78 0 obj
>
/MediaBox [0 0 595.32 841.92]
/Parent 4 0 R
/Resources >
/Font >
/ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI]
>>
/Rotate 0
/StructParents 73
/Tabs /S
/Type /Page
>>
endobj
79 0 obj
>
/MediaBox [0 0 595.32 841.92]
/Parent 4 0 R
/Resources >
/Font >
/ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI]
/XObject >
>>
/Rotate 0
/StructParents 76
/Tabs /S
/Type /Page
>>
endobj
80 0 obj
>
/MediaBox [0 0 595.32 841.92]
/Parent 4 0 R
/Resources >
/Font >
/ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI]
/XObject >
>>
/Rotate 0
/StructParents 77
/Tabs /S
/Type /Page
>>
endobj
81 0 obj
>
/MediaBox [0 0 595.32 841.92]
/Parent 4 0 R
/Resources >
/Font >
/ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI]
/XObject >
>>
/Rotate 0
/StructParents 78
/Tabs /S
/Type /Page
>>
endobj
82 0 obj
>
/MediaBox [0 0 595.32 841.92]
/Parent 4 0 R
/Resources >
/Font >
/ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI]
>>
/Rotate 0
/StructParents 79
/Tabs /S
/Type /Page
>>
endobj
83 0 obj
>
/MediaBox [0 0 595.32 841.92]
/Parent 4 0 R
/Resources >
/Font >
/ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI]
>>
/Rotate 0
/StructParents 80
/Tabs /S
/Type /Page
>>
endobj
84 0 obj
>
/MediaBox [0 0 595.32 841.92]
/Parent 4 0 R
/Resources >
/Font >
/ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI]
>>
/Rotate 0
/StructParents 81
/Tabs /S
/Type /Page
>>
endobj
85 0 obj
>
/MediaBox [0 0 595.32 841.92]
/Parent 4 0 R
/Resources >
/Font >
/ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI]
/XObject >
>>
/Rotate 0
/StructParents 82
/Tabs /S
/Type /Page
>>
endobj
86 0 obj
>
/MediaBox [0 0 595.32 841.92]
/Parent 4 0 R
/Resources >
/Font >
/ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI]
/XObject >
>>
/Rotate 0
/StructParents 83
/Tabs /S
/Type /Page
>>
endobj
87 0 obj
>
/MediaBox [0 0 595.32 841.92]
/Parent 4 0 R
/Resources >
/Font >
/ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI]
/XObject >
>>
/Rotate 0
/StructParents 84
/Tabs /S
/Type /Page
>>
endobj
88 0 obj
>
/MediaBox [0 0 595.32 841.92]
/Parent 4 0 R
/Resources >
/Font >
/ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI]
/XObject >
>>
/Rotate 0
/StructParents 85
/Tabs /S
/Type /Page
>>
endobj
89 0 obj
>
/MediaBox [0 0 595.32 841.92]
/Parent 4 0 R
/Resources >
/Font >
/ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI]
/XObject >
>>
/Rotate 0
/StructParents 86
/Tabs /S
/Type /Page
>>
endobj
90 0 obj
>
/MediaBox [0 0 595.32 841.92]
/Parent 4 0 R
/Resources >
/Font >
/ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI]
/XObject >
>>
/Rotate 0
/StructParents 87
/Tabs /S
/Type /Page
>>
endobj
91 0 obj
>
/MediaBox [0 0 595.32 841.92]
/Parent 4 0 R
/Resources >
/Font >
/ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI]
>>
/Rotate 0
/StructParents 88
/Tabs /S
/Type /Page
>>
endobj
92 0 obj
>
/MediaBox [0 0 595.32 841.92]
/Parent 4 0 R
/Resources >
/Font >
/ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI]
/XObject >
>>
/Rotate 0
/StructParents 89
/Tabs /S
/Type /Page
>>
endobj
93 0 obj
>
/MediaBox [0 0 595.tyL1VtGITn9Xc=~ ‘gƓE=Aq»m(ɚQP3J QW:pB

Применение режущего инструмента, Глава 1: Материалы режущего инструмента

В современной металлообрабатывающей промышленности в качестве режущего инструмента используются многие типы инструментальных материалов, от высокоуглеродистой стали до керамики и алмазов. Важно знать, что существуют различия между материалами инструмента, в чем эти различия и в правильном применении для каждого типа материала.

Различные производители инструментов присваивают своей продукции множество наименований и номеров. Хотя многие из этих названий и номеров могут показаться похожими, применение этих инструментальных материалов может быть совершенно другим.В большинстве случаев производители инструментов предоставляют инструменты, изготовленные из подходящего материала для каждого конкретного случая применения. В некоторых конкретных областях применения будет оправдана более высокая или более высокая цена материала.

Это не означает, что самый дорогой инструмент всегда лучший инструмент. Пользователи режущих инструментов не могут позволить себе игнорировать постоянные изменения и улучшения, которые происходят в области технологии инструментальных материалов. Когда требуется или ожидается смена инструмента, перед выбором инструмента для работы следует провести сравнение производительности.Оптимальный инструмент не обязательно является наименее дорогим или самым дорогим, и это не всегда тот же инструмент, который использовался для работы в последний раз. Лучший инструмент — это тот, который был тщательно выбран для выполнения работы быстро, эффективно и экономично.

Режущий инструмент должен иметь следующие характеристики, чтобы изготавливать детали хорошего качества и экономичности:

Твердость — жгут и прочность режущего инструмента должны поддерживаться при повышенных температурах, также называемых жаропрочностью (Рисунок 1.1)

Прочность — прочность режущего инструмента необходима для того, чтобы инструменты не выкрашивались и не ломались, особенно во время прерывистых операций резания.

Износостойкость — износостойкость означает достижение приемлемого срока службы инструмента до его замены.

Материалы, из которых изготовлены режущие инструменты, отличаются твердостью и прочностью. Существует широкий спектр инструментальных материалов, доступных для операций механической обработки, и здесь представляет интерес общая классификация и использование этих материалов.

Инструментальные стали и литейные сплавы

Обычная углеродистая инструментальная сталь — старейший из инструментальных материалов, созданный сотни лет назад. Проще говоря, это высокоуглеродистая сталь, которая содержит около 1,05% углерода. Такое высокое содержание углерода позволяет упрочнять сталь, обеспечивая большую устойчивость к абразивному износу. Обычная высокоуглеродистая сталь хорошо служила своему назначению в течение многих лет. Однако, поскольку он быстро закаляется (размягчается) при относительно низких температурах резания (от 300 до 500 ° F), в настоящее время он редко используется в качестве материала для режущего инструмента, за исключением напильников, пильных полотен, долот и т. Д.Использование простой высокоуглеродистой стали ограничено применениями с низким нагревом.

Быстрорежущая инструментальная сталь. Потребность в инструментальных материалах, которые могли бы выдерживать повышенные скорости резания и температуры, привела к разработке быстрорежущих инструментальных сталей (HSS). Основное различие между HSS и простой высокоуглеродистой сталью заключается в добавлении легирующих элементов для упрочнения и упрочнения стали, а также повышения ее стойкости к нагреванию (горячей твердости).

Некоторыми из наиболее часто используемых легирующих элементов являются марганец, хром, вольфрам, ванадий, молибден, кобальт и ниобий.Хотя каждый из этих элементов будет добавлять определенные конкретные желательные характеристики, в целом можно сказать, что они добавляют HSS способность к глубокой закалке, высокую жаропрочность, устойчивость к абразивному износу и прочность. Эти характеристики обеспечивают относительно более высокие скорости обработки и улучшенные характеристики по сравнению с простой высокоуглеродистой сталью.

Наиболее распространенные быстрорежущие стали, используемые в основном в качестве режущих инструментов, делятся на серии M и T. Серия M представляет собой инструментальные стали молибденового типа, а серия T представляет собой вольфрам.Хотя кажется, что среди этих HSS много подобных, каждый из них служит определенной цели и предлагает значительные преимущества в своем специальном применении.

Важно помнить, что ни один из легирующих элементов для обеих серий HSS не находится в большом количестве, и стоимость этих элементов стремительно растет. Кроме того, производители США должны полагаться на зарубежные страны в поставках этих очень важных элементов.

Некоторые из HSS теперь доступны в виде порошкового металла (PM).Разница между порошкообразными и обычными металлами заключается в способе их изготовления. Большая часть обычной HSS разливается в слиток, а затем в горячем или холодном состоянии обрабатывается до желаемой формы. Порошковый металл в точности соответствует названию. В основном те же элементы, которые используются в обычной быстрорежущей стали, получают в виде очень мелкого порошка. Эти порошкообразные элементы тщательно смешиваются друг с другом, прессуются в матрицу под чрезвычайно высоким давлением, а затем спекаются в печи с контролируемым атмосферным давлением.(Метод производства режущих инструментов PM объясняется далее в этой главе.)

Обработка поверхности из быстрорежущей стали. Многие способы обработки поверхности были разработаны с целью продления срока службы инструмента, снижения энергопотребления и контроля других факторов, влияющих на условия эксплуатации и затраты. Некоторые из этих методов лечения использовались в течение многих лет и доказали свою ценность. Например, черные оксидные покрытия, которые обычно появляются на сверлах и метчиках, представляют ценность как средство, сдерживающее накопление отложений на инструменте.Черный оксид — это в основном «грязная» поверхность, которая препятствует накоплению рабочего материала.

Одной из последних разработок в области покрытий для HHS является нитрид титана методом физического осаждения из паровой фазы (PVD). Нитрид титана наносится на поверхность инструмента в печи одного из нескольких различных типов при относительно низкой температуре, что не оказывает значительного влияния на термическую обработку (твердость) инструмента, на который наносится покрытие. Известно, что это покрытие значительно продлевает срок службы режущего инструмента или позволяет использовать инструмент на более высоких рабочих скоростях.Срок службы инструмента может быть увеличен до трех раз, а рабочие скорости могут быть увеличены до 50%.

Сплавы литейные. Легирующие элементы в HSS — в основном кобальт, хром и вольфрам — значительно улучшают режущие свойства, поэтому исследователи-металлурги разработали литые сплавы, семейство материалов без железа.

Типичный состав для этого класса: 45% кобальта, 32% хрома, 21% вольфрама и 2% углерода. Целью было получить режущий инструмент с горячей твердостью, превышающей HSS.

При использовании инструментов из литого сплава следует учитывать их хрупкость и всегда обеспечивать достаточную опору. Литые сплавы обеспечивают высокую стойкость к истиранию и, таким образом, полезны для резки чешуйчатых материалов или материалов с твердыми включениями.

Цементированный карбид вольфрама

Анри Муассан открыл карбид вольфрама в 1893 году во время поиска метода изготовления искусственных алмазов. Загрузив сахар и оксид вольфрама, он расплавил субкарбид вольфрама в дуговой печи.Углекислый сахар уменьшал количество оксидов и науглероживал вольфрам. Муассан зафиксировал, что карбид вольфрама был чрезвычайно твердым, приближаясь к твердости алмаза и превышая твердость сапфира. Он был более чем в 16 раз тяжелее воды. Материал оказался чрезвычайно хрупким, что серьезно ограничивало его промышленное использование.

Коммерческий карбид вольфрама с 6% кобальтовой связкой был впервые произведен и продан в Германии в 1926 году. Производство того же карбида началось в США в 1928 году и в Канаде в 1930 году.

В то время твердые карбиды состояли из основной системы карбида вольфрама с кобальтовой связкой. Эти карбиды показали превосходные характеристики при обработке чугуна, цветных и неметаллических материалов, но разочаровались при использовании для обработки стали.

Большинство последующих разработок твердых карбидов были модификациями первоначальных патентов, в основном включающими замену части или всего карбида вольфрама другими карбидами, особенно карбидом титана и / или карбидом тантала.Это привело к разработке современных материалов для режущего инструмента с несколькими твердыми сплавами, позволяющих производить высокоскоростную обработку стали.

Новое явление было введено с разработкой цементированных карбидов, снова сделав возможным более высокие скорости. Предыдущие материалы режущего инструмента, продукты расплавленной металлургии, в значительной степени зависели от термической обработки для их свойств, и эти свойства, в свою очередь, могли быть разрушены дальнейшими температурами нагрева, эти продукты расплавленной металлургии не выдержали.

Для цементированных карбидов существуют другие условия. Твердость карбида выше, чем у большинства других инструментальных материалов при комнатной температуре, и он обладает способностью в большей степени сохранять свою твердость при повышенных температурах, так что более высокие скорости могут быть адекватно поддержаны.

Производство карбидных изделий

Термин «карбид вольфрама» описывает обширное семейство твердых карбидных композиций, используемых для металлорежущих инструментов, штампов различных типов и быстроизнашивающихся деталей.Как правило, эти материалы состоят из карбидов вольфрама, титана, тантала или некоторой их комбинации, спеченных или цементированных в матричном связующем, обычно кобальте.

Смешивание. Первой операцией после восстановления порошка металлического вольфрама является измельчение вольфрама и углерода перед операцией науглероживания. Здесь 94 части по весу вольфрама и шесть частей по весу углерода, обычно добавляемые в виде сажи, смешиваются во вращающемся смесителе или шаровой мельнице.Эта операция должна выполняться в тщательно контролируемых условиях, чтобы обеспечить оптимальное диспергирование углерода в вольфраме. Оборудование для смешения карбидов, более известное как шаровая мельница, показано на рисунке 1.2.

Для обеспечения необходимой прочности связующий агент, обычно кобальт, добавляется к вольфраму в виде порошка, и эти два вещества измельчаются вместе в шаровой мельнице в течение нескольких дней для образования очень однородной смеси. Для получения однородного однородного продукта необходимо тщательно контролировать условия, включая время.(См. Рисунок 1.3)

Уплотнение. Наиболее распространенный метод уплотнения сортовых порошков заключается в использовании штампа, придающего форму конечному желаемому продукту. Размер матрицы должен быть больше, чем размер конечного продукта, чтобы учесть размерную усадку, которая имеет место при окончательной операции спекания. Эти матрицы дорогие и обычно изготавливаются с гильзами из карбида вольфрама. Следовательно, требуется достаточное количество конечного продукта (прессовок), чтобы оправдать затраты, связанные с изготовлением конкретной матрицы.Оборудование для прессования карбида, более известное как пресс для таблеток, показано на рисунке 1.4, а различные детали из карбида, прессованные в форме таблеток, показаны на рисунке 1.5.

Если количество невелико, можно прессовать брикет или заготовку большего размера. Эта заготовка затем может быть разрезана (обычно после предварительного спекания) на более мелкие части и сформирована или предварительно сформирована до требуемой конфигурации, и, опять же, необходимо сделать припуск для обеспечения усадки. Обычно давление, используемое в этих операциях холодного прессования, составляет около 30 000 фунтов на квадратный дюйм.На рис. 1.6 показаны различные предварительно отформованные детали из карбида.

Вторым методом прессования является горячее прессование качественных порошков в графитовых фильерах при температуре спекания. После охлаждения деталь приобрела полную твердость. Поскольку графитовые матрицы являются одноразовыми, эта система обычно используется только в том случае, если изготавливаемая деталь слишком велика для холодного прессования и спекания.

Третий метод уплотнения, обычно используемый для больших деталей, — это изостатическое прессование. Порошки помещают в закрытый гибкий контейнер, который затем суспендируют в жидкости в закрытом сосуде под давлением.Давление в жидкости повышается до точки, при которой порошки должным образом уплотняются. Эта система удобна для прессования больших деталей, поскольку давление, действующее на порошки, действует одинаково со всех сторон, в результате чего получается прессованная прессованная форма с однородной плотностью прессования.

Спекание. Кобальтовый брикет нагревают в атмосфере водорода или в вакуумной печи при температурах от 2500 до 2900 ° F, в зависимости от состава. И время, и температура тщательно регулируются в комбинации, чтобы обеспечить оптимальный контроль над свойствами и геометрией.Компактная форма имеет усадку примерно на 16% по линейным размерам или 40% по объему. Точная величина усадки зависит от нескольких факторов, включая размер частиц порошка и состав марки. Контроль размера и формы является наиболее важным и наименее предсказуемым во время цикла охлаждения. Это особенно верно для марок цементированных карбидов с более высоким содержанием кобальта.

Поскольку кобальт имеет меньшую плотность, чем вольфрам, он занимает большую часть объема, чем указано в расчетном содержании кобальта в данной марке.А поскольку содержание кобальта в жидкой фазе обычно составляет гораздо больший процент от массы, требуется особая осторожность, чтобы контролировать и прогнозировать с точностью величину и направление усадки. На рис. 1.7 показаны детали из карбида, загружаемые в печь для спекания, а более подробная схематическая диаграмма процесса производства цементированного карбида вольфрама показана на рис. 1.8.

Классификация твердосплавных инструментов

Изделия из твердого сплава подразделяются на три основные категории:
• степени износа, используется в основном в штампах, направляющих для станков и инструментов, а также в повседневных предметах, таких как направляющие лески на удилищах и катушках. .Используется везде, где требуется хорошая износостойкость.
• Impact Grades, также используется для штампов, особенно для штамповки и формовки, а также в таких инструментах, как головки горного сверла.
• Марки режущего инструмента, Марки режущего инструмента из твердых сплавов делятся на две группы, в зависимости от их основного применения. Если карбид предназначен для использования в чугуне, который не является пластичным материалом, его классифицируют как карбид чугуна. Если он будет использоваться для резки стали, пластичного материала, его классифицируют как твердый сплав.

Карбиды чугуна должны быть более стойкими к абразивному износу. Карбиды стали требуют большей устойчивости к образованию кратеров и нагреванию. Характеристики износа инструмента для разных металлов различны, поэтому требуются разные свойства инструмента. Высокая абразивность чугуна вызывает главным образом износ кромок инструмента. Причиной является длинная стружка, которая течет по инструменту при обычно более высоких скоростях резания.

Джордж Шнайдер-младший является автором Cutting Tool Applications, справочника по материалам, принципам и конструкциям станков.Он является почетным профессором инженерных технологий Технологического университета Лоуренса и бывшим председателем Детройтского отделения Общества инженеров-технологов.

Критическое сырье в режущих инструментах для обработки: обзор

Существует несколько методов увеличения срока службы и эффективности инструментов при обработке, например, правильная модификация основного карбида вольфрама (WC) –Co. инструмента, использование передовых технологий обработки и нанесение защитных покрытий.Эти методы рассматриваются в следующих подпунктах.

2.1. Материалы на основе WC – Co

Твердые сплавы относятся к наиболее распространенным и наиболее долго используемым инструментальным материалам, производимым методами порошковой металлургии. Спеченные карбиды характеризуются высокой прочностью и стойкостью к истиранию и включают один или несколько тугоплавких карбидов металлов, составляющих основной компонент вместе с металлической связующей фазой [13]. В соответствии с этим стандартом спеченные карбиды делятся на группы: те, которые используются для производства инструментов для обработки металлов, пластической формовки и для использования горных инструментов.Основным компонентом цементированных карбидов является WC, который, в зависимости от производителя и группы применения материала, может составлять от 50% до 90% от массы спеченного материала. Другими ингредиентами являются карбиды титана (TiC), тантала (TaC) и ниобия (NbC), содержание которых может составлять от 0% до 35% по весу. Эти карбиды растворяют друг друга, а также могут растворять большое количество карбида вольфрама. Остальной состав обычно кобальт. Кобальт характеризуется очень хорошей смачиваемостью с большинством материалов, входящих в состав спеченных инструментальных материалов, и довольно высокой температурой плавления, которая составляет 1493 ° C.Такая микроструктура, характерная для спеченных карбидов, допускает наличие вязкой связующей фазы; Кроме того, твердая и хрупкая карбидная фаза позволяет склеивать противоположные элементы в одном материале, такие как высокая стойкость к истиранию и твердость, с высокой прочностью и довольно хорошей пластичностью. Многие карбиды обладают очень хорошей стойкостью к истиранию, которая зависит от химического состава.

Двухкомпонентные твердые сплавы типа WC – Co с низким содержанием кобальта характеризуются наивысшей стойкостью к истиранию.Эти марки можно использовать, если во время работы нет ударов, а истирание является основным механизмом износа.

Универсальность WC – Co обусловлена ​​его очень хорошими механическими и трибологическими свойствами. Технологический процесс получения цементированных карбидов характеризуется относительно легким формованием, температурами спекания ниже, чем у керамических материалов, и электропроводностью, что положительно сказывается на возможности формования изделий сложной геометрии с помощью эрозионной обработки, а также на простоте их обработки. нанесение противоизносных и антикоррозионных покрытий.Недостатком этого материала является то, что режущие инструменты из твердых сплавов работают при относительно низких скоростях резания, и эти материалы склонны к окислению уже при температурах выше 400 ° C. Наиболее часто используемые карбиды — это вольфрам, титан, тантал или другие легкоплавкие металлические элементы в количестве от 75 до 94 мас.%, А в качестве связующей матрицы обычно используются кобальт, никель или молибден, а иногда и другие металлы. Вязкость WC – Co может быть увеличена за счет увеличения содержания кобальта, в то время как износостойкость увеличивается за счет уменьшения содержания кобальта и уменьшения размера зерна карбида.Замена WC на ​​кубические карбиды (TiC, NbC и TaC) приводит к повышению износостойкости и устойчивости к пластической деформации. Микроструктура цементированного карбида WC – Co состоит из частиц карбида вольфрама в сочетании с кобальтом, которые получаются в процессе спекания с участием жидкой фазы. При обработке металла с высокой пластичностью, такого как чистое железо, с использованием обычного твердого сплава WC-Co, стружка имеет тенденцию прилипать к передней поверхности режущего инструмента, что приводит к серьезному адгезионному износу из-за наличия кобальта, который имеет более низкая температура плавления по сравнению с WC.Например, присутствие кобальта в твердых сплавах во время обработки стали приводит к прилипанию стружки к режущему диску. Кратерный износ вызывается химическим взаимодействием передней поверхности и горячей стружки. Износ происходит из-за диффузии материала инструмента в стружку или за счет адгезии стружки к инструменту с последующим разрывом ниже приклеенной поверхности раздела в материале инструмента. Кратерный износ может быть уменьшен за счет повышения химической стабильности материала инструмента, уменьшения растворимости заготовки или барьерной защиты за счет легирования подложки или покрытия [14].Трещины, вызванные термическим ударом, возникают из-за большого перепада температур на режущей кромке. Между кобальтом и карбидом вольфрама существует большая разница в коэффициентах теплового расширения, из-за чего на лезвии во время его работы могут появиться трещины. Поэтому цементированные карбиды часто используются в качестве подложек для покрытий.

Однако проводятся исследования WC – Co без покрытия, предназначенного для обработки материалов. Примером, согласующимся с идеей сокращения использования критических материалов в цементированных карбидах, является карбид без кобальта.Первые безкобальтовые карбиды были получены традиционными методами из микропорошков [15]. Эти материалы характеризовались высокой твердостью и стойкостью к истиранию, но проявляли большую хрупкость по сравнению с цементированным карбидом WC – Co. Для карбида вольфрама без связки спекание происходило в твердой фазе, что для обычного спекания без давления означает более высокие температуры спекания и / или более длительное время спекания, что, в свою очередь, вызывает рост зерен в поликристаллическом материале. Использование нанопорошков и методов спекания под давлением (искровое плазменное спекание, спекание с горячим прессованием) улучшило свойства бескобальтовых цементированных карбидов [16,17,18,19].

Добавление свободного углерода к WC без связующего снижает количество хрупкой фазы W ₂ C, Co ₃ W ₃ C и образование оксидов [20,21,22].

Искровое плазменное спекание (SPS, также называемое «технологией спекания в полевых условиях») и спекание горячим прессованием, благодаря более короткому времени и давлению спекания, позволяют уменьшить рост зерен и пористость материалов, спеченных в твердой фазе [23 ].

Композиционные материалы с добавлением керамических порошков — еще одна идея, разработанная в отношении цементированных карбидов.В случае ZrO ₂ используется дополнительное армирование, которое является результатом напряжений, возникающих во время фазового превращения ZrO ₂ . Обычно их добавляют в количестве от 5% до 15 мас.% В виде оксидов, карбидов и нитридов [24,25].

Эта идея согласуется с заменой критических материалов W и Co. Композитные материалы на матрицу WC или WC – Co в последнее время очень интенсивно развиваются благодаря методу SPS [26]. Уже есть отдельные примеры промышленного применения таких решений.

Исследования, связанные с уменьшением расхода цементированного карбида, также связаны с попытками повысить их долговечность. В WC – Co вводятся сверхтвердые материалы, такие как алмаз и кубический нитрид бора (cBN) [27]. Композиты, содержащие сверхмелкозернистый карбид вольфрама / кобальта (WC – Co) и 30 об.% CBN, были изготовлены в основном методами FAST (технология спекания в полевых условиях). Композиты WC – Co / cBN считаются материалом следующего поколения для использования в кромках режущих инструментов и характеризуются оптимальным сочетанием твердости и вязкости.Основной задачей при спекании этих композитов является создание прочной границы раздела между матрицей WC – Co и частицами cBN [28,29,30,31].

Вискерная закалка в основном используется для карбида вольфрама без связки. Известны исследования, в которых использовались вискеры SiC _w , Si ₃ N _4w и Al ₂ O ₃ . Участие усов составляло до 10 об.% [32,33].

В литературе описаны исследования, связанные с закалкой с использованием нанотрубок и графена для улучшения теплопроводности цементированных карбидов.Исследование показало, что термическое напряжение является основной причиной выхода из строя инструментов для проходки щитов из цементированного карбида, когда проходка щитов выполняется в неровных мягких и твердых грунтах [34].

2.2. Передовые методы обработки

Обработка «труднообрабатываемых материалов», таких как суперсплавы на основе никеля, используемые в лопатках турбин, требует увеличенного срока службы инструмента для беспрепятственной обработки [35]. Традиционные твердосплавные инструменты могут работать только в диапазоне от 30 до 70 м / мин из-за их плохой термохимической стабильности; однако их можно использовать при высоких подачах из-за их высокой прочности.Улучшению плохой термохимической стабильности инструментов из цементированного карбида может способствовать расширенное моделирование. Технология аддитивного производства [36] и новые методы обработки открыли новые возможности для изготовления инструментов сложной формы. В этом разделе представлен краткий обзор недавних попыток продлить срок службы инструмента либо за счет уменьшения нагрузки на режущий инструмент, либо за счет отсрочки известного пути механизма ускоренного износа. В любом случае конечным результатом является улучшенное качество обработанной детали.

2.2.1. Обработка с помощью лазера (термическая обработка)

Для решения проблем, связанных с труднообрабатываемыми материалами, во всем мире была принята лазерная поддержка для интеграции с механической микрообработкой. На сегодняшний день было получено семь основных патентов (в 1982 [37,38], 2006 [39], 2013 [40], 2011 [41], 2014 [42], 2016 [43] и 2017 [44])) выдано в США в отношении использования лазерной помощи при механической микрообработке. Все эти патенты могут быть связаны единой цепочкой процесса, который сейчас хорошо известен как термическая обработка (ТАМ) [45].Концепция TAM схематично показана на a и основана на предварительном нагреве зоны резания материала перед режущим инструментом. Эта методология снижает физическую твердость заготовки, делая ее более подходящей для резки за счет снижения удельной энергии резания (т. Е. Работы, выполняемой инструментом при удалении единицы объема материала).

Важные достижения в технологии обработки. ( a ) Термообработка [46]; ( b ) криогенная обработка [47]; ( c ) схематическая диаграмма для иллюстрации механизма обработки с использованием вибрации [48].

2.2.2. Криогенная обработка

Как показано на рисунке b, криогенная обработка основана на замораживании режущего инструмента до экстремальных температур около -196 ° C с помощью жидкого азота или жидкого углекислого газа [49]. Криогенная обработка служит двум целям: (i) увеличивает градиент относительной твердости между инструментом и заготовкой; и (ii) задерживает кинетику любой химической диффузии, которая может вызвать трибохимический износ инструмента. С. Ракеш подчеркнул, насколько криогенная технология является экологической, нетоксичной и невзрывоопасной [50].

Криогенное охлаждение выполнялось в операциях резания различными способами с использованием жидкого азота для предварительного охлаждения заготовки, охлаждения стружки и охлаждения режущего инструмента и зоны резания [51]. В многочисленных исследованиях сравнивались традиционные стратегии резки и методы криогенного охлаждения. Однако исследования, проведенные в попытке определить лучшую технику, обнаружили много противоречий, так как выводы, описанные выше, могут измениться в зависимости от пар инструмент – инструмент, условий резания и общих параметров оценки.

Литература, посвященная режущим инструментам из карбида вольфрама при криогенной обработке, значительно меньше по сравнению с литературой по стальным инструментам, и лишь в нескольких статьях рассматривается параметр оценки срока службы инструмента [52]. В этом контексте все эти исследования показывают, что криогенная обработка положительно влияет как на срок службы инструментов, так и на качество обработки поверхности продукта. Криогенная обработка материалов показала значительные положительные эффекты, такие как повышение износостойкости, снижение остаточных напряжений, повышение твердости и сопротивления усталости.

Seah et al. [53] провели серию экспериментов с целью изучения аспектов холодной и криогенной обработки непокрытых вставок из WC для углеродистой стали ASSAB 760. Они показали, что при разных скоростях резания криообработанные вставки проявляли большую износостойкость, чем пластины необработанный и восстановленный аналог. Кроме того, они обнаружили, что холодная и криогенная обработка значительно повысили устойчивость режущей пластины к удалению стружки, что становилось все более важным по мере увеличения скорости резания.

Yong et al. [54] подвергали непокрытые вставки из WC охлаждению до -184,5 ° C в течение 24 часов, а затем нагревали вставку до комнатной температуры, сохраняя неизменной скорость 0,28 ° C / мин как при повышении, так и при понижении температуры. Они разработали серию операций торцевого фрезерования с использованием различных скоростей резания, но сохранили все остальные параметры обработки постоянными с использованием необработанных и криообработанных пластин. Были выделены две части информации: первая касалась криообработанных вставок, которые в целом работали лучше, чем их необработанные аналоги; а второй был посвящен увеличению срока службы инструмента на 28–38% во время криогенной обработки при мокрой обработке по сравнению с сухой обработкой.

Sreeramareddy et al. [55] изучали износ инструмента, силы резания и чистоту поверхности деталей, обработанных с использованием пластины из WC с многослойным покрытием и подвергнутых криогенной обработке. Они показали, что криогенная обработка снижает износ боковых сторон пластин, а также силы резания и шероховатость поверхности детали, обработанной с использованием необработанных пластин.

Эти исследования показывают, что криогенная обработка твердосплавных инструментов способна повысить производительность и качество конечного продукта, поскольку она гарантирует большую износостойкость и чистоту поверхности.Сообщалось об улучшении красной твердости криогенно обработанных пластин, что привело к низкому износу по задней поверхности [56].

Брайсон [57] утверждал, что увеличение износостойкости с последующим увеличением срока службы твердосплавного инструмента произошло из-за большей прочности связки после криогенной обработки.

Thakur et al. [58] подчеркнули, что инструменты из WC претерпевают менее сильную микроструктурную модификацию при криогенной обработке по сравнению с таковой, обнаруженной при традиционной термообработке; некоторые физические преобразования действительно происходят в отношении уплотнения кобальта, что приводит к увеличению захвата карбидных частиц и увеличению срока службы инструмента, что приводит к увеличению износостойкости на 27%.Криогенная обработка инструмента — это один из подходов к улучшению его свойств путем внесения микроструктурных изменений. Образование комплексных соединений, таких как Co ₆ W ₆ C или Co ₃ W ₃ C, могло повысить твердость образцов из-за принудительного воздушного охлаждения и закалки в масле.

В другой работе было показано, что влияние криогенной обработки на инструмент включает увеличение срока службы инструмента, меньшее усилие резания и лучшее качество поверхности по сравнению с необработанным состоянием [59].

Reddy et al. [60] исследовали обрабатываемость стали C45 с необработанными и обработанными (-110 ° C в течение 24 часов) пластинами из карбида вольфрама ISO P-30 путем измерения износа по задней поверхности, основного усилия резания и чистоты поверхности. Они пришли к выводу, что обнаруженная лучшая обрабатываемость была вызвана увеличением теплопроводности карбида вольфрама, вызванным криогенной обработкой. Шероховатость поверхности детали была примерно на 20% ниже, когда деталь обрабатывалась с помощью глубоко криогенно обработанных режущих пластин из карбида вольфрама по сравнению с необработанными пластинами для скоростей резания в диапазоне от 200 до 350 м / мин.Vadivel et al. [61] исследовали микроструктуру криогенно обработанных (TiCN + Al ₂ O ₃ ) покрытых и необработанных пластин при токарной обработке чугуна с шаровидным графитом. Их результаты показали, что инструменты с покрытием и обработкой обладают лучшими свойствами, которые помогают режущему инструменту работать в неблагоприятных условиях в течение более длительного времени.

A. Swamini et al. [62] составил обзор металлургии криогенной обработки режущего инструмента; их результаты в отношении инструментов WC – Co можно резюмировать следующим образом:

• Криогенная обработка вызывает структурные изменения с образованием карбидов эта-фазы и перераспределением или уплотнением Со, что увеличивает его твердость;

• Микротвердость обработанных инструментов выше, чем у необработанных инструментов;

• Криогенная обработка пластин из карбида вольфрама увеличивает срок службы инструмента при обработке аустенитной стали AISI 316;

• Характер износа более плавный и регулярный;

• Криогенная обработка увеличивает сопротивление выкрашиванию;

• Радиус чипа катушки, а также толщина самого чипа меньше после обработки криогенно обработанными вставками или в условиях криообработки.

М.И. Ахмед и др. [63] использовали модифицированный держатель инструмента для эффективного использования криогенного охлаждения для машинной резки. В модифицированном держателе инструмента используется прямой непрерывный контакт жидкого азота с режущей пластиной для идеального охлаждения режущего инструмента. Результаты показали, что срок службы твердосплавных инструментов увеличился в среднем в 30 раз.

M. Dhananchezian [64] описал характеристики обрабатываемости токарной обработки Hastelloy C-276 с помощью режущего инструмента из наноразмерного многослойного карбида TiAlN, покрытого методом физического осаждения из паровой фазы (PVD), с использованием методов сухого точения и охлаждения жидким азотом.Улучшение характеристик режущего инструмента было достигнуто при охлаждении жидким азотом за счет управления механизмами износа, что, в свою очередь, снизило скорость износа. Йилдирим [65] исследовал влияние некоторых условий охлаждения на обрабатываемость, которая может быть альтернативой традиционному охлаждению. Результаты показали, что метод охлаждения 0,5 об.% HBN, используемый в сочетании с жидким азотом, дал лучшие результаты с точки зрения производительности обработки и срока службы твердосплавных инструментов.

Особого внимания заслуживает недавняя работа Biswal et al.[66], которые, основываясь на экспериментальных результатах, подчеркнули, что закаленные металлокерамические вставки без покрытия, подвергнутые криогенной обработке, работают лучше, чем другие металлокерамические вставки, благодаря их лучшей износостойкости, микротвердости и ударной вязкости. Несмотря на все это, технология криогенной обработки еще не вытеснила традиционную промышленную обработку. Необходимы дальнейшие исследования криогенной обработки, чтобы подчеркнуть увеличение срока службы инструментов WC с последующей экономией критических материалов, таких как W и Co.

2.2.3. Вибрационная обработка

В литературе вибрационная обработка (VAM) называется процессом прерывистого резания. Заявленные преимущества включают низкий уровень износа инструментов, меньшее образование заусенцев на заготовке и достигаемую большую глубину резания.

Достижимые скорости резания во время VAM ограничены оборудованием и системой, и, следовательно, ультразвуковые методы обработки классифицируются как методы низкоскоростной обработки [67].Также процесс виброподдержки может быть реализован двумя способами:

• (i)

  одноосное движение инструмента (1D VAM), когда инструмент вибрирует в плоскости, параллельной поверхности заготовки; и

• (ii)

  эллиптическое движение инструмента [68] (EVAM), при котором инструмент колеблется с эллиптическим движением. Оба метода могут быть как резонансными, так и нерезонансными.

Резонансная система работает на дискретных частотах, обычно выше 20 кГц и с амплитудами менее 6 мкм, тогда как нерезонансная система работает на частотах от 1 до 40 кГц и с амплитудами в 10 раз выше, чем резонансная система. .Как показано в c, инструменту задается колебательное движение с помощью функции покачивания, или инструмент вибрирует с высокой частотой. Некоторые из заявленных преимуществ выделены в.

Таблица 1

Сводная таблица недавних усилий, предпринятых в области механической обработки с использованием вибрации (VAM) титановых сплавов и стали.

Рабочий материал	Используемые параметры резания	Параметры колебаний (частота (f), амплитуда (a))	Сравнение силы резания при обычной токарной обработке	Дополнительные выводы
Сплав Ti) [69]	fr = 0.1 мм / об; v = 10–60 м / мин; d = 0,2 мм	f = 20 кГц; a = 10 мкм	Уменьшение на 74%	Шероховатость поверхности улучшилась на 50%
Ti-15333 (β-сплав) [70]	fr = 100 мкм / об; v = 10 м / мин; d = 100–500 мкм	F = 20 кГц a = 8 мкм	Уменьшение на 80% –85%	Шероховатость поверхности улучшилась на 50% при нагреве во время обработки с помощью ультразвукового оборудования
Ti6Al4V [ 71]	fr = 0.1 мм / об; v = 10–300 м / мин d = 0,1 мм	f = 20 кГц a = 20 мкм	Уменьшение на 40% –45%	Шероховатость поверхности улучшена на 40%
Ti 15-3 -3-3 (β-Ti-сплав) [72]	Fr = 0,1 мм / об; v = 10–70 м / мин; d = 50–500 мкм	f = 17,9 кГц a = 10 мкм	Уменьшение на 71% –88%	Шероховатость поверхности улучшена на 49%
Низколегированная сталь (DF2) [73]	Fr = 0,1 мм / об; v = 50 м / мин; д = 0.2 мм	F = 19 кГц; a = 15 мкм	Уменьшение на 50%	Износ инструмента на 20% меньше

2.2.4. Обработка поверхностных дефектов

Было продемонстрировано, что метод обработки поверхностных дефектов (SDM) использует комбинированные преимущества механической обработки пористости [74] и обработки с предварительной обработкой импульсным лазером [75], как показано на a, путем первоначальной обработки детали. путем создания поверхностных дефектов на глубине меньше толщины неразрезанной стружки с помощью механических и / или термических средств с последующей рутинной традиционной операцией механической обработки.SDM обеспечивает легкость деформации за счет срезания материала при пониженной подводимой энергии [76,77]. Кроме того, из-за большой доли концентрации напряжений в зоне резания, а не на подповерхности, становится возможным снижение связанных остаточных напряжений на обрабатываемой поверхности.

( a ): схематическая диаграмма, показывающая различия между режимом деформации во время традиционной обработки и обработкой поверхностных дефектов (SDM), наблюдаемые с помощью моделирования твердой стали FEA (анализ методом конечных элементов) и моделирования кремния MD (молекулярная динамика). карбид соответственно; ( b ) эффект создания наноканавок на инструменте [78].( a ) Обработка поверхностных дефектов. ( b ) Создание наноканавок на инструменте.

b показывает расположение структурированных поверхностей на передней поверхности режущего инструмента. В частности, подразумевается, что, когда эти структурированные поверхности изготавливаются под углом 90 ° к поверхности реза, они помогают снизить степень трения на границе раздела инструмент-стружка. Напротив, прощупывание этих структур в направлении резания довольно невыгодно, так как нарушает целостность кромки инструмента.В целом, краткое изложение этих последних разработок в этой области обработки в качестве дополнения к существующим станкам для улучшения обрабатываемости заготовки приведено в.

Таблица 2

Измененная форма мер, предложенная для улучшения обрабатываемости [37].

времени контакта между инструментом и деталью

S.No.	Теоретический подход	Экспериментальная реализация
Модификация процесса
1	Снижение скорости химической реакции между инструментом и заготовкой	Снижение криогенной токарной обработки [79]	2
Резка с помощью вибрации [68,69,73,80,81,82,83,84,85,86]
3	Снижение повышения температуры и химический контакт	Использование соответствующей СОЖ [87,88]
Модификация режущего инструмента
4	Создание диффузионного барьера на режущем инструменте	Использование защитных покрытий [89]
5	Модификация геометрия режущего инструмента	Создание наноканавок на режущем инструменте
6	Использование альтернативного режущего инструмента материал	Использование cBN
Модификация заготовки
7	Модификация поверхностного слоя заготовки перед резкой	Ионная имплантация
8	Лазерная обработка поверхностных дефектов	заготовка снижает прочность на сдвиг, что очевидно при соблюдении более низкого угла плоскости сдвига [90,91,92]

2.3. Защитные покрытия

Несколько типов механизмов разрушения, таких как расслоение, истирание, окисление, диффузия и т. Д., Возникают из-за поверхности режущего инструмента. Отказ возникает из-за взаимодействия на границе раздела между инструментом и заготовкой или инструментом и окружающей средой соответственно. Это приводит к выводу, что можно защитить инструмент обработкой поверхности, созданием некоторого дополнительного интерфейса или покрытием с индивидуально разработанными функциями. показано распределение режущих инструментов из цементированного карбида без покрытия и с покрытием, где рост последнего отчетливо виден на временной шкале.

Мировой рынок режущего инструмента из твердого сплава. Данные Dedalus Consulting, взяты из [7].

Защитные покрытия могут значительно увеличить срок службы инструментов и, таким образом, снизить расход содержания CRM в сыпучих материалах. Кроме того, большинство современных покрытий не содержат CRM. Эволюция защитного эффекта покрытий за счет увеличения срока службы инструментов и сравнение покрытий с имеющимися данными из избранных опубликованных работ показаны в. Видно, что режущие инструменты с покрытием могут иметь дополнительный срок службы 200–500% или более при тех же скоростях резания.Это также может привести к увеличению рабочих скоростей (на 50–150%) при том же сроке службы режущих инструментов [93]. Покрытия улучшают свойства, связанные с износостойкостью, и возможные отказы от износа могут быть устранены путем разумного применения методов, изложенных в Разделе 4.

Сравнение коэффициентов улучшения инструментов с покрытием по сравнению с инструментами без покрытия (на основе их срока службы). Анализируемые данные взяты из избранных опубликованных работ [94,95,96,97,98]. Результаты сильно зависят от условий эксплуатации, таких как метод и скорость резки, материал заготовки и толщина защитного покрытия.

Каждая область применения требует определенных свойств защитных покрытий для достижения максимальной эффективности. Экстремальные условия эксплуатации режущего инструмента означают, что рабочие детали подвергаются сильному износу, высокому давлению, повышенным температурам, вызванным высокими скоростями обработки, окислением и коррозией из-за смазочных материалов или охлаждающих агентов. Вкратце изложены основные критерии оценки защитных покрытий, хотя необходимо достичь компромисса между различными предпосылками. Обычно наиболее успешный по одному из критериев может плохо работать по многим другим.Улучшение всех необходимых свойств по-прежнему является проблемой для современного материаловедения и мощной движущей силой для усилий по компьютерному скрининговому моделированию во всем мире (см. Раздел 4).

Критерии успешности нанесения защитных покрытий на режущий инструмент.

По основным свойствам и функциональным возможностям защитные покрытия можно разделить в основном на твердые покрытия, покрытия с повышенной термостойкостью, покрытия с высокой стойкостью к окислению и коррозии и термобарьерные покрытия.Для покрытий режущего инструмента необходима высокая твердость. Помимо обычно увеличенного срока службы инструмента, это помогает добиться гладкой высококачественной поверхности и формы обрабатываемых деталей. Однако твердые материалы часто бывают хрупкими и склонны к растрескиванию, поэтому для защитных покрытий крайне важно иметь как высокую твердость, так и вязкость. Только сочетание нескольких параметров обеспечивает высокую износостойкость и долгий срок службы режущего инструмента в экстремальных условиях. В следующем разделе приводится краткое описание основных свойств твердых покрытий, используемых в основном для покрытия инструментов из WC-Co и других инструментальных материалов.

2.3.1. Покрытия из алмаза и алмазоподобного углерода (DLC)

Алмаз по своей природе является самым твердым материалом из-за его сильных неполярных ковалентных связей C-C (sp ³ связи) и короткой длины связи. Он относится к классу сверхтвердых материалов с H = 70–100 ГПа [99]. Алмаз демонстрирует самую высокую теплопроводность при комнатной температуре ∼20 Вт / см · К и чрезвычайно низкий коэффициент теплового расширения ∼0,8 × 10 ⁻⁶ K ⁻¹ при 300 К. При комнатной температуре он инертен к подвержен воздействию кислот и щелочей, устойчив к тепловым ударам.Топография поверхности алмаза может сильно различаться в зависимости от степени полировки и ориентации кристаллографических плоскостей, начиная от чрезвычайно гладкой поверхности с коэффициентом трения всего 0,1 в воздухе до очень шероховатой поверхности с выступающими краями [100]. . Благодаря этим свойствам алмаз нашел широкое применение в области трибологии, особенно в качестве защитного покрытия для режущих инструментов. Поликристаллические алмазные пленки лучше всего синтезировать методами химического осаждения из паровой фазы (CVD) (но не ограничиваясь этим) [101,102]; наиболее распространенными являются CVD с использованием горячей нити накала (HFCVD), CVD с использованием плазмы постоянного тока (DC PACVD), CVD с использованием микроволновой плазмы (MPCVD) и CVD с использованием пламени с помощью горения (CFACVD) [100].Однако большинство металлов и керамики имеют гораздо более высокий коэффициент теплового расширения, чем очень низкий коэффициент теплового расширения алмазных покрытий. Это часто может вызвать остаточное напряжение и дальнейшее растрескивание покрытий, тем самым ограничивая количество обрабатываемых материалов для режущих инструментов с алмазным покрытием. Карбид вольфрама (WC) имеет наиболее близкий к алмазу коэффициент теплового расширения, что позволяет наносить алмазную пленку на подложки из WC практически без напряжения. Тем не менее, диффузия кобальта, содержащегося в инструментах из WC, способствует более высокой графитизации на границе раздела алмаз-карбид, что вызывает отслоение покрытия во время обработки.Чтобы уменьшить такие эффекты и улучшить адгезию, можно применять осаждение промежуточного слоя с определенным составом, легирующие примеси, многослойную структуру покрытий, травление поверхности и другие методы обработки поверхности [103,104,105,106,107,108]. Это также должно помочь в случае нанесения алмазного покрытия на поверхности, отличные от WC, с более высоким коэффициентом теплового расширения.

Алмазоподобный углерод (DLC), как ясно из названия, обладает некоторыми свойствами, присущими алмазу.Среди них наиболее важными факторами для применения в режущих инструментах являются его твердость на сверх- и сверхтвердом уровне, высокая износостойкость и низкий коэффициент трения (∼0,1). Большинство пленок DLC структурно аморфны и могут быть синтезированы методами плазменного PVD и CVD. Метод осаждения и тип источника углерода существенно влияют на химический состав структуры получаемых пленок, что приводит к большим изменениям их свойств. С 1970-х годов DLC-пленки хорошо развиваются и обсуждаются [109,110,111].Конструктивно они состоят из атомов углерода, связанных с sp ² и sp ³ , и могут быть классифицированы в зависимости от их структуры и содержания водорода, а также наличия других примесей. Покрытия DLC с более низким процентным содержанием водорода (≤40%) и более высокой долей связки sp ³ в структуре имеют более высокую твердость. Таким образом, безводородный тетраэдрический аморфный углерод (та-С) с наивысшим содержанием sp ³ (80–88%) имеет сверхтвердость 80 ГПа. Пленки DLC не только твердые, но и гладкие; кроме того, их трибологические свойства можно легко изменить, вводя легирующие примеси, такие как азот, кремний и т. д.[112]. Они также помогают получить высококачественные формы обработанной поверхности или режущей кромки, которые являются чистыми, гладкими и без сколов и скруглений (см.). Однако нанесение толстых покрытий (от 2 мкм и более) довольно сложно из-за отслоения из-за внутреннего напряжения; кроме того, существуют ограничения на выбор подложки с клейкой пленкой. Кроме того, такие покрытия склонны к графитизации при температурах выше 300 ° C с дальнейшим снижением их твердости [100]. С другой стороны, когда внешний слой алмазоподобного углерода превращается в графит во время эксплуатации инструмента, как трение, так и скорость износа должны уменьшаться [113].

Микрофотографии с помощью сканирующего электронного микроскопа (СЭМ) передней и боковой поверхности сплава AlCu _2,5 Si ₁₈ после испытания на сухое фрезерование [109].

2.3.2. Соединения переходных металлов

Нитриды переходных металлов (TMN), карбиды (TMC) и бориды (TMB) широко используются в качестве твердых защитных покрытий в индустрии режущего и формовочного инструмента. Они вызывают интерес благодаря своим исключительным свойствам, таким как высокая твердость, химическая инертность, электронные свойства, высокая температура плавления и термическая стабильность в суровых условиях (окисление, радиация и т. Д.).). Такие свойства в основном обусловлены разнообразием химической связи [114,115,116]. Основываясь на преобладающем типе связи в нитридах, карбидах и боридах ТМ, Холлек [117] упорядочил их свойства от низкого до высокого уровня; некоторые из них показаны на. Таким образом, в зависимости от приоритетных свойств и подходящей техники нанесения покрытия можно выбрать наиболее подходящее для области применения покрытие.

Свойства нитридов, карбидов и боридов переходных металлов [117].

Первым промышленным покрытием инструмента на цементированном карбиде с покрытием CVD было TiC в 1969 году, а в 1980 году TiN стал первым покрытием PVD.Более низкие температуры в процессе PVD сделали возможным нанесение покрытий на стальные инструменты [7]. С 1970-х – 80-х годов и до настоящего времени наиболее часто используемыми бинарными покрытиями были TiN, TiC, TiB ₂ , CrN и ZrN.

TiN является наиболее изученным защитным покрытием TMN и широко используется с конца 1960-х годов. Тем не менее, он имеет некоторые ограничения и с трудом преодолевает современные проблемы термической стабильности и стойкости к окислению. Фактически, при температуре выше 500 ° C на поверхности может образоваться оксидный слой, который создает в покрытии напряжение, достаточно высокое, чтобы повредить или разрушить защитный слой.

2.3.3. Многоэлементные соединения и защитные покрытия из высокоэнтропийных сплавов

Чтобы преодолеть современные проблемы, связанные с работой в экстремальных условиях, были предложены новые, более сложные композиции покрытий, такие как тройные и четвертичные соединения, которые демонстрируют некоторые превосходные и специфические характеристики. свойства (например, термическая стабильность и стойкость к окислению). Важным примером этого являются Al-содержащие тройные соединения TMN типа TM _x Al _1-x N, где TM представляет собой переходный металл, такой как Ti, Cr, Zr, Nb, Hf, Ta, V, и т.п.Наиболее популярными являются системы Ti-Al-N и Cr-Al-N, которые долгое время оставались «современными» покрытиями и хорошо обсуждаются в исследовательских и обзорных статьях [118,119,120]. Их исключительная твердость и стойкость к окислению в основном вызваны пересыщенным твердым раствором гексагональной структуры AlN со структурой B4 в кубической структуре B1 TiN, что приводит к большому несоответствию объема, энергии упругой деформации и упрочнению твердого раствора [119]. Механические и химические свойства покрытий TM _x Al _{1 − x} N обычно улучшаются с увеличением доли Al, но только до определенного критического содержания Al (обычно около 40% –50%).Образование оксидов Al, Ti или Cr увеличивает стойкость к окислению при повышенных температурах. Более того, метастабильные пересыщенные пленки, такие как системы TM _x Al _{1 − x} N, демонстрируют явление упрочнения старения, вызванного разложением с изменением температуры или времени отжига, что приводит к увеличению твердости (что более существенно в Ti- Система Al-N, чем в Cr-Al-N) [119]. Эта особенность может иметь высокий потенциал для эффективного увеличения срока службы инструмента.

Недавно группы T. Polcar и A. Cavaleiro провели исследования по добавлению Cr в систему Ti-Al-N и его влиянию на термическое сопротивление, стабильность к окислению, трибологические характеристики и режущие характеристики путем осаждения четвертичного Ti- Покрытия Al-Cr-N [121,122]. Покрытие, которое демонстрирует относительно низкую износостойкость при комнатной температуре (система Ti-Al-Cr-N) по сравнению с другим (в данном случае системой Ti-Al-N), может демонстрировать гораздо более высокие характеристики износа при повышенных температурах (650 ° C), что соответствует реальным условиям рабочих температур режущего инструмента.

Другими тройными покрытиями, сочетающими превосходные свойства карбидов и нитридов переходных металлов, являются карбонитриды переходных металлов (TMC _x N _{1 − x} ), такие как TiC _x N _{1 − x} , структура которых может быть описана в виде матрицы TiN с замещением атомов N на атомы C, что приводит к деформационному упрочнению и увеличению сопротивления движению дислокаций [123]. В зависимости от метода осаждения и условий осаждения пленка также может состоять из смеси фаз TiN, TiC и C ₃ N ₄ [124].Нитрид переходного металла способствует упрочнению и упрочнению покрытий, в то время как углерод образует графитовый смазывающий слой во время работы и, таким образом, значительно снижает скорость износа.

Помимо алюминия, в многоэлементные покрытия могут быть добавлены и другие элементы для придания улучшенных свойств. Кремний очень часто вводят в нитридные покрытия для формирования твердых нанокомпозитных материалов, где аморфный Si ₃ N ₄ окружает зерна нитрида твердого металла [125], или может применяться аналогичная многослойная конфигурация [126].Тугоплавкие металлы (Nb, Mo, Ta, W, Re) [127] значительно улучшают термическую стабильность покрытий и позволяют им работать в экстремальных условиях и с высокой скоростью, но большинство из них являются элементами CRM (см.).

Более сложные соединения, такие как покрытия из высокоэнтропийных сплавов, также могут использоваться в качестве защитных покрытий. Сплавы с высокой энтропией (HEA) в основном идентифицируются как сплавы, которые содержат по крайней мере пять основных элементов с концентрацией каждого от 5 до 35 ат.% И возможное включение второстепенных элементов для изменения конечных свойств [128,129], которые, в конечном итоге, зависят от на состав материала, микроструктуру, электронную структуру и другие особенности сложными и чувствительными способами.ВЭА могут быть нанесены в качестве защитных покрытий, как в [130], где Йе и Лин экспериментировали с сухой резкой стали 304 с чистым TiN, TiAlN и высокоэнтропийными нитридами (HEN) (Al ₀ . ₃₄ Cr _0,22 Nb _0,11 Si _0,11 Ti _0,22 ) ₅₀ N ₅₀ пластин WC-Co с покрытием и обнаружил, что только пластина с покрытием HEN может давать длинную скрученную стружку, что указывает на то, что режущая кромка Пластина с покрытием HEN оставалась очень острой благодаря своей превосходной стойкости к окислению.Из-за большого разнообразия возможных вовлеченных элементов в составе покрытия HEN имеют высокий риск содержания CRM; однако соответствующий метод скрининга может позволить отобрать HEN с пониженным или нулевым критическим содержанием сырья (см. раздел 4).

2.3.4. Нанокомпозитные сверхтвердые покрытия

Нанокомпозитные (nc) покрытия образованы частицами нанометрового размера (обычно MeN, MeC), внедренными в аморфную или кристаллическую матрицу, и вызывают значительный интерес из-за их превосходной твердости, которая может позволить использовать современные режущие инструменты. быть преодоленным.Причина их твердости заключается в уменьшении размера зерна. Эти так называемые «керамические покрытия третьего поколения» представляют собой новый класс материалов, которые демонстрируют не только исключительные механические свойства, но также отличные электронные, магнитные и оптические характеристики благодаря своим наноразмерным разделенным по фазам доменам размером примерно 5–10 нм. Наиболее известным объяснением их улучшенных характеристик является увеличение объема их границ зерен, поскольку границы зерен препятствуют движению и активации дислокаций.Так называемое упрочнение Холла – Петча [89, 131] дает высокую твердость H с относительно низким модулем Юнга E, обеспечивая высокую вязкость, повышенную износостойкость, высокое упругое восстановление, сопротивление образованию и распространению трещин, высокую термическую стабильность (до 1100 ° C) и пониженной теплопроводностью [132]. Таким образом, измельчение зерна позволяет контролировать и оптимизировать механические и трибологические свойства покрытий, что способствует увеличению срока службы инструмента. Обратное происходит, когда размер зерна продолжает уменьшаться до значений менее 10 нм, когда достигается максимальная твердость.Заросшие объемы границ и мелкие зерна вызывают потерю твердости материала. Это явление получило название обратного или обратного соотношения / эффекта Холла – Петча.

В настоящее время появляется все больше свидетельств того, что критическое соотношение H ³ / E ² (> 0,5 ГПа) должно быть выполнено для обеспечения надлежащей трибологической защиты покрытия [133] (). В этом отношении покрытия с химическим осаждением из паровой фазы (PECVD) и PVD на основе металлов являются очень подходящими кандидатами благодаря их оптимальным трибологическим свойствам, которые могут быть достигнуты путем своевременного управления параметрами процесса осаждения (время осаждения, заданная мощность или катодная мощность). ток, напряжение смещения, приложенное к подложке, температура, давление, поток газов и т. д.) и элементный состав покрытий.

Трибологические характеристики пленок TiN и нанокомпозитных nc-TiN / SiN _1,3 в зависимости от соотношения H ³ / E ² : ( a ) коэффициент износа; ( b ) скорость эрозии [132].

Нанокомпозитные покрытия могут обеспечивать более высокие характеристики, чем сверхрешетки (многослойные, в которых один слой имеет толщину не более 10 нм), свойства которых сильно зависят от точного контроля толщины отдельных слоев, составляющих многослойный пакет, так что любая ошибка несоответствие может повлиять на характеристики покрытия.

Твердые нанокомпозитные покрытия для режущих инструментов в целом можно разделить на две группы: (1) nc-Me ₁ N / a-Me ₂ N (твердофазные / твердофазные композиты) и (2) nc-Me. ₁ N / Me ₃ (композиты с твердой фазой / мягкой фазой), где Me ₁ = Ti, Zr, W, Ta, Cr, Mo, Al и т. Д. Являются элементами, образующими твердые нитриды, Me ₂ = Si, B и т. Д. И Me ₃ = Cu, Ni, Ag, Au, Y и т. Д. [133]. Наиболее часто используемыми и интересными покрытиями для режущих инструментов являются Ti-Al-Si-N с nc- (Ti _x Al _{1 − x} ) N + a-Si ₃ N ₄ фаз [134,135,136], Cr -Al-Si-N nc- (Cr _x Al _{x − 1} ) N + a-Si ₃ N ₄ , TiZrSiN твердого раствора c- (Ti, Zr) N + a-SiN _x [137], nc-TiC + aC [138,139] Ti-Si-N [140,141], Ti-Si-BC [142,143,144], Ti-Si-BCN [145], AlTiN-Ni [146], ZrN / SiN _x [147], nc-W ₂ N / a-Si ₃ N ₄ [148], (Zr-Ti-Cr-Nb) N [149 150], Mo ₂ BC [151], нк-AlN / a-SiO ₂ [152].В частности, некоторые из этих покрытий, такие как Ti-Al-Si-N, Ti-Si-N и AlTiN-Ni, были нанесены и испытаны на подложках на основе цементированного карбида WC-Co, как в [135, 136, 140, 146]. Нанокомпозитные твердые покрытия подробно обсуждаются в последних фундаментальных обзорах J. Musil [133], S. Veprek et al. [153,154], А.Д. Погребняк и др. [155,156], C.S. Kumar et al. [157].

2.3.5. Многослойные и градиентные покрытия

Многослойная архитектура — один из наиболее эффективных и многообещающих современных подходов к повышению твердости и ударной вязкости защитных покрытий.Существует несколько способов их создания: нанесение набора пленок в особом порядке в соответствии с их функциональностью (например, подложка> адгезионная пленка> сверхтвердая пленка> устойчивая к окислению пленка), чередование пленок с аналогичной кристаллической решеткой для эпитаксиального роста, твердокристаллические пленки с тонкими аморфными слоями, чередующиеся пленки TMN, TMC или TMB, нанокомпозиты, покрытия HEA и т. д. Многие исследовательские группы по всему миру работали над этой темой, и было опубликовано множество статей, в которых анализируется и оценивается недавний прогресс в этой области [ 127 133 155 158 159 160].Среди самых последних и интересных многослойных решений для защитных покрытий — TiN / TiAlN [161,162], TiAlN / TaN [163], Ti (Al) N / Cr (Al) N [121], (TiAlSiY) N / MoN [164]. ], CrN / AlSiN [165], AlCrN / TiAlTaN [166], TiSiC / NiC [167], TiN / MoN [168, 169], TiN / WN [170], TiN / ZrN [171], Zr / ZrN [172] , Ta / TaN [173], CrN / MoN [174,175,176], (TiZrNbHfTa) N / WN [177] и многослойные твердые / мягкие покрытия DLC [178]. В частности, следующие многослойные покрытия были также нанесены на подложки из цементированного карбида или вставки для обрабатывающего инструмента, включая пластины на основе WC – Co, для механических испытаний в лабораториях или для промышленных испытаний: TiN / TiAlN [162], TiAlN / TiSiN [ 179], CrAlSiN / TiVN [180], AlCrN / TiVN [181], TiVN / TiSiN [182], CrN / CrCN [183], AlTiCrSiYN / AlTiCrN [184] TiCrAlN / TiCrAlSiYN [185].Однако К. Андерсен и др. [162] не наблюдали различий в свойствах покрытий при использовании различных подложек (например, быстрорежущей стали и цементированных карбидов). Кроме того, следует отметить, что основы и инструменты на основе цементированного карбида обычно могут подвергаться воздействию более высоких рабочих температур.

Следует упомянуть по крайней мере три значительных преимущества многослойных покрытий: первое — это возможность создания двумерных нанокомпозитных многослойных пленок с наноразмерной толщиной каждого отдельного слоя для улучшения механических и трибологических свойств [99]; второй — регулировка размера зерна путем изменения толщины двухслойного покрытия, поскольку размер зерна уменьшается в более тонких слоях, как сообщается во многих работах; Третьей и основной отличительной чертой многослойной конструкции покрытий является способность противостоять внешним силам и трещинам и прерывать их распространение к подложке на межслоевых границах раздела, что предотвращает прямое воздействие деструктивных факторов на материал заготовки режущего инструмента. ([158]).

Механизмы закалки и упрочнения многослойных покрытий (взяты из [158]).

Было обнаружено, что сочетание многослойных покрытий NC и криообработки улучшает режущие характеристики твердосплавной резки суперсплава Inconel 718 [186].

Градиентные покрытия — это слои, состав и микроструктура которых постепенно меняются по толщине от границы раздела с подложкой к внешней поверхности. Покрытия этого типа, входящие в так называемый класс FGM (функционально классифицированные материалы), представляют собой эффективный способ улучшения характеристик инструмента за счет улучшения таких свойств покрытия / инструмента, как адгезия, ударная вязкость, термическая стабильность, устойчивость к коррозии, трению, истиранию. , износ и т. д.[187], тем самым помогая увеличить срок службы инструмента и, как следствие, снизить потребление CRM, содержащихся в инструменте или в самом покрытии. В FGM правильный градиент свойств покрытия (модуль Юнга, коэффициент теплового расширения и т. Д.) Может снизить остаточные напряжения из-за несоответствия решеток и различных тепловых характеристик подложки и покрытия, тем самым уменьшая возможность отслаивания и расслоения покрытия. Последовательные покрытия на основе нитридных, карбидных и карбонитридных материалов, таких как TiN, TiC, TiCN, обычно используются для режущих инструментов на основе твердого сплава или других материалов, содержащих CRM, таких как W, Co и редкоземельные элементы [188, 189, 190].

Градиентные покрытия часто используются в качестве промежуточных слоев для облегчения сцепления между подложкой и последующим слоем. Например, покрытия DLC, нанесенные непосредственно на поверхность детали, часто приводят к возникновению высоких остаточных напряжений и, как следствие, плохой адгезии, что препятствует превосходным защитным свойствам DLC, описанным в предыдущем абзаце. Таким образом, как показано в [191], промежуточный слой с составом, постепенно изменяющимся от Ti к TiC (Ti / TiN / TiCN / TiC), может быть нанесен на сплав на основе Ti, чтобы способствовать сцеплению окончательного покрытия DLC.Аналогичным образом, алмазное покрытие с градиентным слоем, легированным бором, действующее в качестве переходного слоя между нерегулируемым алмазным покрытием, легированным бором, и нанокристаллическим алмазным покрытием, было исследовано с целью улучшения рабочих характеристик режущего инструмента из карбида вольфрама [103 ]. Другие сложные структуры покрытия, в которых используется градиентный состав, могут быть реализованы с помощью различных комбинаций нескольких слоев, как в [192], где слоистое покрытие было сделано из нижнего тонкого периодического многослойного TiAlYN / CrN, переходящего в верхний аморфный оксинитрид TiAlY. слой, чтобы получить повышенную стойкость к окислению и пониженный коэффициент трения в инструментах из карбида вольфрама для высокоскоростной резки.

Градиентные слои также могут быть получены путем непосредственного внесения изменений в одну и ту же поверхность инструмента; например, посредством имплантации ионов металлов или диффузии / реакции газа на поверхность. В первом случае, например, ионы Cr могут быть имплантированы для создания градиентного слоя и перемешивания ионов металлов в межфазной области для усиления адгезии защитных покрытий на основе CrN или TiAlN на быстрорежущих сталях (HSS) [193,194], которые обычно используются для режущих инструментов и содержат значительное количество CMR, таких как W, V или Co.Во втором случае модификация поверхности подложки достигается за счет диффузии газа и / или реакции для создания градиентного слоя. Сообщается, что плазменное азотирование, науглероживание или нитроцементация являются эффективными способами улучшения свойств поверхности сталей для рабочих инструментов и металлокерамики (содержащих, например, W, Co и V), а также повышения адгезии нитридных или алмазоподобных покрытий благодаря развитию градиентный диффузионный слой и образование промежуточных межфазных соединений [195,196,197,198]. В качестве альтернативы, азотирование поверхности с изменяющимся составом и микроструктурой может быть достигнуто на поверхности материала непосредственно в процессе его производства.Этот метод особенно полезен для улучшения поверхностных свойств инструментов WC-Co, например, в случае так называемых функционально-градиентных цементированных карбидов (FGCC) или функционально-градиентных твердых металлов (FGHM), которые являются широко изученным классом инструментов. материалы, в которых градиентный слой получают путем смешивания и прессования порошков подходящего состава с последующими стадиями спекания в контролируемой атмосфере. Путем правильной настройки различных параметров процесса можно настроить состав и структурный градиент FGCC () в соответствии с желаемыми свойствами, улучшая трибологические свойства поверхности материала и усиливая адгезию дополнительных защитных покрытий, нанесенных впоследствии [199,200,201].

СЭМ-изображение поперечного сечения поверхности материала градиентного цементированного карбида, полученное в [201].

2.3.6. Термобарьерные покрытия

Во время обработки в зоне резания выделяется большое количество тепла. Существует три различных зоны, откуда тепловой поток поступает в режущий инструмент: зона первичного сдвига (пластическая деформация и вязкая диссипация), вторичная зона сдвига (энергия трения и пластического сдвига) и трение поверхности среза о режущий инструмент. инструмент вставной фланец.Распространение тепла на заготовку или корпус инструмента отрицательно влияет на срок службы и производительность работы. Существует множество покрытий с термобарьерными свойствами при нанесении на металлические поверхности, которые заставляют их работать при повышенных температурах, но большинство из них существует для случаев, когда непосредственно не прикладывается высокая механическая нагрузка, таких как газовые турбины или детали авиационных двигателей. В случае режущих инструментов влияние покрытия на распределение тепла рабочей поверхности раздела неизвестно или очень мало изучено.Неясно, влияют ли покрытия на процесс резки за счет изоляционного эффекта (меньший тепловой поток, передаваемый в основу) или, скорее, за счет трибологического эффекта (более низкий уровень тепла, выделяемого трением) [202]. Довольно сложно провести экспериментальные исследования термобарьерных покрытий in-situ или ex-situ или найти данные о тепловых свойствах в литературе из-за отсутствия стандартной методологии для количественной оценки этих свойств в случае очень тонких слоев. Таким образом, большинство существующих подходов основаны на методах моделирования, и можно ожидать улучшений, применяя методы, описанные в разделе 4.

J. Rech et al. [202] предложили аналитическое решение для моделирования теплопередачи, чтобы охарактеризовать влияние покрытия на тепловой поток, поступающий в основание инструмента. Он показал, что покрытия не обладают способностью изолировать подложку при непрерывном резании, но в приложениях с очень короткой продолжительностью контакта инструмента со стружкой, таких как высокоскоростное фрезерование, покрытия удерживают большое количество тепла в зоне взаимодействия, что может повысить износостойкость инструмента. Экспериментальные исследования тех же авторов были найдены в соответствии с результатами расчетных исследований [203].Кроме того, было показано, что чем больше толщина покрытия, тем больше оно влияет на теплопередачу. Более того, было отмечено, что тепловой поток, передаваемый к подложке, в гораздо большей степени зависит от трибологического явления на границе раздела резания, чем от термобарьерных свойств покрытия [202].

M.A. Shalaby et al. В [204] сообщается, что улучшение рабочих характеристик инструмента из керамики из чистого оксида алюминия пропорционально скорости резания может быть связано с термобарьерными свойствами трибослоя ZrO ₂ , индуцированными при высокой скорости (температуре) резания.В случае керамики SiAlON (Si ₃ N ₄ + Al ₂ O ₃ ) они указали, что высокие характеристики были обусловлены высоким содержанием трибо-муллита (Al-Si-O). пленка, образующаяся на лицевой стороне инструмента — фаза, которая снижает теплопроводность и служит термобарьерным слоем. W. Song et al. [205] сообщили о вкладе теплового барьера в износостойкость инструмента при покрытии Ti-MoS ₂ / Zr. Gengler et al. [206] исследовали перенос тепла для керамических пленок Si-B-C-N и пришли к выводу, что их свойства идеальны для применения термобарьеров в высокотемпературных защитных системах в самолетах, а также для поверхностей режущих инструментов и оптических устройств.

Многие защитные покрытия от износа и коррозии, которые могут применяться для режущих инструментов, здесь не рассматриваются из-за огромного разнообразия их типов и бесконечного количества конкретных задач; однако были обсуждены некоторые общие принципы и тенденции, а дополнительная информация доступна в специализированных статьях и обзорах [7,155,207,208,209,210,211]. Хотя химическое осаждение из паровой фазы и физическое осаждение из паровой фазы являются двумя основными методами изготовления защитных покрытий, рекомендуется глубоко изучить тематические статьи и обзоры, чтобы узнать о различных методах [212, 213] или найти подробности о методах осаждения в исследовательских работах, касающихся конкретных материалов. и конструкции.

Материал режущего инструмента, углеродистая сталь, быстрорежущая сталь Hish, карбиды, карбиды титана, прямые карбиды вольфрама, устойчивые к кратерам карбиды, карбиды с покрытием, ламинированный карбид

МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ РЕЖУЩИХ ИНСТРУМЕНТОВ

Режущие инструменты должны быть изготовлены из материала более твердого, чем материал, который нужно разрезать.
Инструмент должен выдерживать тепло, выделяемое в процессе резки металлических материалов.
или процесс резки неметаллических материалов.Многие типы инструментальных материалов, начиная от высокоуглеродистых
сталь, керамика и алмазы, используются в современной металлообрабатывающей промышленности в качестве режущего инструмента.
Важно знать, что существуют различия между материалами инструмента, что это
есть отличия и правильное применение для каждого типа материала. Режущий инструмент должен
иметь следующие характеристики, чтобы производить качественные и экономичные детали.
Твердость, ударная вязкость, износостойкость, выдерживает удары при резке, имеет такую ​​форму
край может проникать в работу.Твердость; жгут и прочность режущего инструмента должны быть
выдерживается при повышенных температурах, также называемых жаростойкостью. Прочность; стойкость
режущие инструменты необходимы, чтобы инструменты не скалывались и не ломались, особенно во время
прерванные операции резания. Износостойкость; износостойкость означает достижение
приемлемого срока службы инструмента до его замены. Различные производители инструментов
присваивать своим продуктам множество наименований и номеров. Хотя многие из этих имен и номеров
могут показаться похожими, применение этих инструментальных материалов может быть совершенно другим.В большинстве случаев производители инструментов предоставляют инструменты, изготовленные из подходящего материала для каждого конкретного случая применения.

Углеродистые стали: Их использование ограничено резкой мягких металлов и дерева.
Плохая производительность при температуре выше 250 ℃ (482 ℉). Углеродистая сталь используется в первую очередь для того, чтобы
дорогие сверла, метчики и развертки. Углеродистая сталь редко используется для изготовления одноточечных режущих инструментов.
Закалка углеродистых сталей очень мелкая, хотя в некоторых
ванадий и хром добавлены для улучшения их качества отверждения.Используемая скорость резки
для простой углеродистой инструментальной стали скорость должна составлять примерно половину рекомендуемой скорости для
быстрорежущей стали.

Быстрорежущие стали: Они широко используются, особенно для многоточечных инструментов.
Они были в значительной степени заменены карбидами для одноточечных инструментов. Их основное приложение
предназначен для инструментов форм и сложных форм, например для зубонарезания и протяжки.
Они также используются для спиральных сверл, разверток и т. Д.
Некоторые из наиболее часто используемых легирующих элементов быстрорежущих сталей — вольфрам (W),
молибден (Mo), хром (Cr), ванадий (V) вместе с углеродом (C). Есть несколько сортов
быстрорежущих сталей, которые делятся на два типа: вольфрамовые быстрорежущие стали и молибденовые быстрорежущие стали.
Вольфрам быстрорежущие стали обозначаются префиксом T перед числом, обозначающим марку.
Молибденовая быстрорежущая сталь обозначается префиксом M .Мало производительности
разница между сопоставимыми марками быстрорежущей стали вольфрама или молибдена.
Добавление от 5% до 12% кобальта в быстрорежущую сталь увеличивает ее твердость при высоких температурах.
встречается при резке, тем самым улучшая ее износостойкость и эффективность резания.
Кобальт немного увеличивает хрупкость быстрорежущей стали, делая ее восприимчивой к
сколы на режущей кромке. По этой причине кобальтовые быстрорежущие стали в основном производятся
в одноточечные режущие инструменты, которые используются для тяжелых черновых работ в абразивных материалах
и через чешуйки с шероховатой абразивной поверхностью.Серии M40 и T15 относятся к группе высокой твердости или
так называемые сверхскоростные стали, упрочняемые до 70 Rc; однако они, как правило,
хрупкая и трудно шлифуемая. Для резки они обычно подвергаются термообработке до 67–68 Rc.
чтобы уменьшить их ломкость и склонность к сколам. Серия M40 значительно легче шлифуется, чем T15.
Они рекомендуются для обработки прочной штамповой стали и других труднообрабатываемых материалов; они есть
не рекомендуется для применений, в которых хорошо работают обычные быстрорежущие стали.Быстрорежущие стали
изготовленные методом порошковой металлургии, прочнее и обладают улучшенной шлифовальной способностью по сравнению с
с аналогичными сортами, изготовленными обычным способом. Инструменты из этих сталей можно закаливать.
примерно на 1 Rc выше, чем у сопоставимых быстрорежущих сталей, изготовленных обычным способом без
Жертвовать стойкостью. Они особенно полезны в приложениях, связанных с прерывистым
резка и где срок службы инструмента ограничен выкрашиванием. Все эти стали скорее дополняют, чем заменяют
обычные быстрорежущие стали.
Их можно закаливать до высокой начальной твердости или твердости при комнатной температуре от 63
Rc до 65 Rc для обычных быстрорежущих сталей и до 70 Rc для так называемых сверхскоростных сталей.
Они могут сохранять достаточную твердость при температурах от 538 ° C до 593 ° C (от 1000 ° F до 1100 ° F).
чтобы позволить им резать на скоростях резания, которые будут вызывать эти температуры инструмента, и они
вернется к своей первоначальной твердости при охлаждении до комнатной температуры. Они очень глубоко затвердевают,
возможность шлифования быстрорежущих сталей до формы инструмента из цельной заготовки и переточки
много раз без ущерба для твердости режущей кромки.Быстрорежущие стали можно изготавливать
мягкие путем отжига, чтобы их можно было обрабатывать в сложных режущих инструментах, таких как сверла, развертки,
и фрезы, а затем закалены.

Карбиды Их также называют спеченными карбидами или спеченными карбидами.
Они тверже быстрорежущих сталей и обладают отличной износостойкостью. Они состоят из порошкообразных
карбиды вольфрама, титана, тантала, ниобия и др. с порошкообразным кобальтом в качестве связующего.
Их получают прессованием порошка в фильерах и спеканием при высокой температуре.Затем они шлифуются до окончательной формы. Обычно они используются в качестве наконечников и могут работать до
1000 ° С (1832 ° F). Спеченные карбиды сохраняют очень высокую степень твердости при температурах до
1400 ° F (760 ° C) и даже выше; следовательно, можно использовать очень высокие скорости резания. При использовании в
высокая скорость резания, они обеспечивают хорошее качество поверхности обрабатываемой детали. Карбиды больше
хрупкость, чем быстрорежущая сталь. Карбиды следует использовать с большей осторожностью. Сотни сортов
карбиды доступны, и попытки классифицировать эти марки по областям применения не дали результатов.
полностью успешно разработан.Существует четыре различных типа карбидов:

a) Карбиды титана
b) Прямые карбиды вольфрама
c) Устойчивые к кратерам карбиды
d) Карбиды с покрытием / многослойный карбид

Карбиды титана: Эти карбиды полностью изготовлены из карбида титана.
и небольшое количество никеля и молибдена. Обладают отличной стойкостью к образованию кратеров.
и нагреть. Их высокая жаропрочность позволяет им работать на более высоких скоростях резания,
но они более хрупкие и менее устойчивы к механическим и термическим ударам.Следовательно,
они не рекомендуются для тяжелых или прерывистых порезов. Карбиды титана бывают
менее устойчив к истиранию и не рекомендуется для прорезания окалины или оксидных пленок на стали.
Хотя устойчивость карбидов титана к образованию кратеров отличная, отказ
вызванный образованием кратера, иногда может происходить из-за того, что стружка имеет тенденцию закручиваться очень плотно
к режущей кромке, образуя в этой области небольшой кратер, который может прорваться.

Прямой карбид вольфрама: Это наиболее устойчивый к истиранию твердый сплав.
и используется для обработки серого чугуна, большинства цветных металлов и неметаллических материалов,
где устойчивость к истиранию является основным критерием.Прямой карбид вольфрама быстро
образуют кратер на торце инструмента при обработке стали, что сокращает срок службы инструмента.
Карбид титана добавляют к карбиду вольфрама, чтобы противодействовать быстрому образованию кратера.
Кроме того, карбид тантала обычно добавляют для предотвращения деформации режущей кромки при
подвергается сильному нагреву и давлению, возникающим при выполнении тяжелых порезов.

Кратеростойкие карбиды: Эти карбиды, содержащие карбиды титана и тантала.
помимо карбида вольфрама используются для резки сталей, легированных чугунов и других материалов.
которые имеют сильную тенденцию к образованию кратеров.

Карбиды с покрытием / ламинированный карбид: Их можно назвать ламинированным карбидом.
Они состоят из твердого тонкого слоя карбида титана, прикрепленного к телу из карбида вольфрама.
Поверхность имеет очень высокую прочность при высоких температурах, в то время как тело имеет высокую термическую стойкость.
проводимость и, следовательно, эффективный отвод тепла. Они доступны только как индексируемые
вставки, потому что покрытие будет удалено шлифованием. Основные материалы покрытия
представляют собой карбид титана (TiC), нитрид титана (TiN) и оксид алюминия (Al2O3).Очень тонкий
слой (приблизительно 0,0002 дюйма) материала покрытия нанесен на твердый сплав.
вставлять; материал под покрытием называется субстратом. Общая производительность
покрытого карбида ограничивается подложкой, которая обеспечивает необходимую прочность
и устойчивость к деформации и термическому удару. При равной стойкости инструмента твердые сплавы с покрытием
могут работать на более высоких скоростях резания, чем твердые сплавы без покрытия. Увеличение может составлять от 20 до 30%.
а иногда до 50% быстрее.Карбиды с покрытием из карбида титана и нитрида титана обычно
работают в среднем диапазоне скоростей резания (200–800 футов в минуту) и покрыты оксидом алюминия
карбиды используются в более высоком диапазоне скоростей резания (800–1600 футов в минуту). Слой
карбид с покрытием показан на рисунке ниже;

Твердосплавные инструменты с тройным покрытием обеспечивают стойкость к износу и пластической деформации при обработке стали,
абразивный износ чугуна и образование наростов на кромках. TiC остается основным материалом покрытия
подложка для прочности и износостойкости.Второй слой — это Al2O3, химически доказавший свою эффективность.
стабильность при высоких температурах и устойчивость к абразивному износу. Третий слой представляет собой тонкое покрытие из
TiN для снижения коэффициента трения пластины и уменьшения образования кромок.

Типы режущих инструментов — Руководство по покупке Thomas

В обрабатывающей промышленности доступны различные типы режущих инструментов. Этот процесс требует, чтобы свойства режущего инструмента были сделаны из разных материалов.Каждый режущий инструмент выбирается по типу обрабатываемого материала, включая тип обработки, количество и качество продукции. Для выполнения резки используются одноточечные или многоточечные инструменты. Инструменты с одним острием используются при токарной обработке, строгании и других подобных методах для удаления материала с использованием одной режущей кромки.

Инструменты классифицируются по обширной линейке используемых материалов, например:

• Углеродистая инструментальная сталь — недорогой металлорежущий инструмент, используемый для операций малой скорости обработки.Эти углеродистые стали устойчивы к истиранию и могут сохранять острую режущую кромку. Углеродистые стали обладают отличной обрабатываемостью. Однако они теряют твердость при температуре около 250 градусов Цельсия и не подходят для современных операций механической обработки. Инструмент из углеродистой стали используется в фрезерных, токарных, формовочных и спиральных сверлах, а также для обработки мягких материалов, таких как магний, алюминий и латунь.
• Быстрорежущая сталь (HSS) — высокоуглеродистая сталь со значительным содержанием легирующих элементов, таких как вольфрам, молибден, хром и т. Д.Охлаждающая жидкость используется для увеличения срока службы инструмента из-за потери твердости при температуре 650 градусов Цельсия. HSS используются в сверлах, фрезах, токарных станках с продольной головкой и протяжках.
• Твердый сплав — Режущий инструмент из твердого сплава состоит из карбида тантала, вольфрама и титана с кобальтом в качестве связующего. Эти твердосплавные инструменты очень твердые и могут выдерживать температуры значительно выше 1000 градусов Цельсия.
• Инструменты для керамики — оксид алюминия и нитрид кремния считаются наиболее распространенными керамическими материалами.Они обладают высокой прочностью на сжатие и выдерживают температуру до 1800 градусов Цельсия. Благодаря низкому трению между поверхностью инструмента и стружкой и низкой теплопроводностью, они обычно не требуют охлаждающей жидкости и обеспечивают отличную чистоту поверхности.
• Инструмент из кубического нитрида бора (CBN) — CBN — второй по твердости материал после алмаза. Они обладают высокой устойчивостью к истиранию и используют абразивные материалы в шлифовальных кругах.
• Алмазный инструмент. Алмазы — самый твердый материал, не говоря уже о том, что он довольно дорогой.Обладает очень высокой теплопроводностью и температурой плавления. Они обладают низким коэффициентом трения, низким тепловым расширением и высокой устойчивостью к истиранию. Алмазы отлично подходят для точности размеров и обработки поверхности.

Типы режущих инструментов

Типы режущих инструментов, которые мы сосредоточим здесь, — это фрезерные и токарные режущие инструменты, включая концевые фрезы, сверла и метчики.

Концевые фрезы

являются наиболее распространенными режущими инструментами для ЧПУ и ручных фрез и обычно используются для обработки боковых и торцевых сторон заготовки.

1. Материалы для концевых фрез из быстрорежущей стали предназначены для различных процессов фрезерования большинства материалов. Эти инструменты доступны в различных размерах и могут быть односторонними или двусторонними.

Стандартные твердосплавные концевые фрезы

2. предназначены для общего фрезерования всех материалов.

Твердосплавные концевые фрезы

3. Performance разработаны для специальных применений, таких как обработка пластика, стали и алюминия.

Сверла используются при фрезерных и токарных работах для сверления отверстий в заготовке.Сверла доступны в различных размерах и стилях. Центровочные сверла, точечные сверла, сверла для винторезных станков и сверла для продольной резки — вот лишь некоторые из них.

1. Центровочные сверла изготовлены из двухсторонней быстрорежущей стали и идеально подходят для установки подвижного центра (подобного мертвой точке). Он может резать под углом 60 градусов на конце заготовки.
2. Сверла для точечного и снятия фаски из твердосплавной стали идеально подходят для зенковки или точечного сверления, сверления и снятия фаски.

Сверла для винтовых станков

3. могут использоваться для универсального сверления большинства материалов, включая сталь, и доступны в различных размерах, включая дробные, проволочные и буквенные системы.

Сверла

4. Jobber Length Drills также могут использоваться для универсального сверления большинства материалов, включая сталь.

Метчики, такие как метчики со спиральным острием или метчики со спиральной канавкой, идеально подходят для нарезания резьбы в ранее просверленных отверстиях. Доступны ответвители как для универсальных, так и для высокопроизводительных операций.

1. Метчики со спиральной канавкой общего назначения идеально подходят для нарезания резьбы на фрезерном станке с ЧПУ.

Метчики со спиральным острием общего назначения

2. могут использоваться для обработки большинства металлов и идеально подходят для создания резьбы и сквозных отверстий в деталях фрезерного станка с ЧПУ.

Высокопроизводительные метчики со спиральной канавкой

3. идеально подходят для нарезания резьбы деталями из алюминия и нержавеющей стали.

Высокопроизводительные метчики со спиральной канавкой

4. могут использоваться для нарезания резьбы алюминиевых деталей и деталей из нержавеющей стали.

Резюме

В этой статье представлено понимание типов режущих инструментов. Для получения дополнительной информации о сопутствующих продуктах обратитесь к другим нашим руководствам или посетите платформу Thomas Supplier Discovery Platform, чтобы найти потенциальные источники поставок или просмотреть подробную информацию о конкретных продуктах.

Источники:

1. https://www.datron.com/tools/datron-cutting-tools.php
2. https://www.travers.com/end-mills/c/297630/

Прочие изделия для резки

Прочие «виды» статей

Больше от Machinery, Tools & Supplies

Выводит обработку нержавеющей стали на новый уровень

Советы по правильному выбору режущих инструментов, траекторий и станков

Нержавеющая сталь — далеко не неизвестное количество в механических цехах.Тем не менее, особенно в автомобильной и авиакосмической промышленности, инструменты и методы резки постоянно развиваются, чтобы оптимизировать производительность, особенно по мере того, как детали становятся более сложными.

Винтовые фрезы HARVI Ultra 8X Kennametal обеспечивают высокую производительность съема металла, особенно жаропрочных сплавов, и идеально подходят для обработки деталей конструкции планера.

Взять аэрокосмические компоненты. Кронштейн, который мог быть отдельным компонентом, вероятно, будет включен в большую часть, что потребует большей точности и гибкости станка.

Для таких популярных сплавов, как осажденно-закаленная 15-5 и 17-4, машиностроители и инструментальщики продолжают вводить новшества в варианты обработки. Обучение обработке нержавеющей стали продолжает развиваться.

Сусло для станков

Помимо правильного инструмента, скорости и подачи, цехам нужны тяжелые и хорошо построенные машины с качественными компонентами и прочным литым фундаментом, — сказал Майк Коуп, технический специалист по продукции Hurco Companies, Индианаполис.

«Обработка нержавеющей стали может быть сложной задачей, поэтому компоненты, обеспечивающие жесткость, являются ключевыми элементами головоломки — такие вещи, как сплошная коробка или роликовые направляющие вместо простых линейных направляющих на всех линейных осях и большие надежные шарико-винтовые пары для удержания стола в нужном положении во время резка, — сказал Коуп.

Мощный шпиндель также является ключевым моментом, добавил он. «Машины с достаточной мощностью и достаточным крутящим моментом обеспечат гораздо лучшие результаты при резке нержавеющей стали, а также продлят срок службы машины. Легкие станки могут успешно резать нержавеющую сталь, но если станку приходится часто резать, то станок с правильными компонентами обеспечит лучшие результаты и большую долговечность. Также могут быть полезны шпиндели с двойным контактом CAT 50 или BIG Plus ».

Системы управления перемещением

также имеют решающее значение, особенно для оптимальной обработки поверхности и, в некоторой степени, допусков деталей.

«Для получения хорошего качества поверхности необходимо плавное движение», — пояснил Коуп. «Такие функции, как допуск траектории, сглаживание и опережающий просмотр кадра ЧПУ, очень важны. Опережающий просмотр кадра ЧПУ определяет, насколько далеко в предстоящих перемещениях элемент управления начнет готовиться к плавному перемещению, а допуском траектории и параметрами сглаживания данных можно управлять в программе ЧПУ, чтобы влиять на скорость и чистоту поверхности. Эти настройки можно открыть, чтобы обеспечить более быстрое движение при черновой или получистовой обработке, а затем затянуть для чистовой обработки.Смешение настроек поможет сократить время цикла при черновой обработке и по-прежнему обеспечит контроль, необходимый для получения хорошей чистоты поверхности и допусков ».

Система управления перемещением

Hurco имеет возможность просмотра динамических переменных до 10 000 блоков, продолжил Коп, «что означает, что система управления перемещением достаточно умна, чтобы выполнять настройки за вас в зависимости от траектории инструмента. Компания Hurco сделала UltiMotion стандартом для всех обрабатывающих центров, продаваемых в Северной Америке, поскольку управление движением имеет решающее значение для чистовой обработки поверхности, сокращения времени цикла и увеличения срока службы ключевых компонентов станка с ЧПУ.”

Уэйн Вентворт из Mitsui Seiki стоит в рабочей зоне пятиосевого обрабатывающего центра Mitsui Seiki с цапфами. Стол был специально спроектирован для размещения детали диаметром 78 дюймов (198 см).

Марк Гилмор, технический специалист по продукции Takumi USA-CNC Machine Tools, Индианаполис, подтвердил важность жесткой конструкции станка и конструкции вертикальной фрезы для соблюдения жестких допусков. с закаленными нержавеющими марками. «Будучи спроектированы так, чтобы поглощать или изолировать вибрацию сил резания, они также должны иметь возможность ускорять и поддерживать скорости, необходимые для использования современных режущих инструментов и траекторий движения инструмента без увеличения затрат за счет использования дорогостоящих серводвигателей. и диски.Разработка линейных рельсов роликового типа заменяет коробчатые конструкции для достижения жесткости и скорости, а также повышения точности и качества поверхности ».

За последние несколько лет, объяснил Мэтт Гиффорд, специалист по продукции аэрокосмических конструкций в Mitsui Seiki USA Inc., Франклин Лейкс, штат Нью-Джерси, «вы видели то, что в отрасли называют высокоэффективным фрезерованием. Вместо больших ступенчатых резов они получают меньшую радиальную глубину резов и более крупные осевые пропилы и работают намного быстрее ».

Инструмент для укрощения нержавеющей стали

Инструмент для резки нержавеющей стали должен выдерживать высокие температуры, чрезмерное скопление режущей кромки и износ.Добавки, такие как сера, могут улучшить обрабатываемость, «но не могут полностью устранить проблемы», — предупреждает Hurco’s Cope. «Эти добавки не допускаются к обработке некоторых более жестких марок нержавеющей стали, таких как 304 и 316.»

Инструменты с большим количеством режущих канавок, конечно, обеспечивают более высокую скорость подачи и больший съем металла. «Однако удаление стружки также является важным фактором», — добавил Коуп. «Традиционно для черновой обработки используются фрезы с пятью или семью канавками, а для чистовой обработки — гораздо большее количество канавок.Часто это твердосплавные фрезы, но существует множество подходящих вариантов вставных фрез ».

Sandvik Coromant M612 — это торцевая фреза, разработанная для обработки корпусов выхлопных газов турбонагнетателей из нержавеющей стали. По заявлению компании, положительная геометрия и качество кромки обеспечивают надежную работу и увеличенное количество компонентов на пластине.

По словам Дэна Такера, менеджера по продукции Sandvik Coromant в западных США, Fair Lawn, N.J., новейшие технологии компании, такие как Inveio и Zertivo, позволили повысить долговечность и продлить целостность режущей кромки пластины для увеличения срока службы инструмента при обработке нержавеющей стали.

По заявлению компании,

Zertivo отличается улучшенной адгезией между подложкой и покрытием и оптимальной целостностью режущей кромки; Сплав GC2334 оптимизирован для сверления нержавеющей стали со сменными пластинами.

Между тем, «плотно упакованные однонаправленные кристаллы Inveio создают прочный барьер для зоны резания и стружки. Это значительно улучшает кратерный износ и сопротивление износу по задней поверхности ». Кроме того, «тепло быстрее отводится от зоны резания, помогая режущей кромке оставаться в форме в течение более длительного времени при резке.”Сплавы GC2220 оптимизируют токарную обработку нержавеющей стали в стабильных условиях.

«Общим для всех этих материалов является то, что режущие кромки подвергаются сильному нагреву, износу и образованию наростов», — пояснил Такер. «Большой положительный передний угол и зазор являются обязательными», как и геометрия пластины, которая обеспечивает минимальный контакт и трение между стружкой и поверхностью стружки.

Поскольку нержавеющая сталь может нарастать на пластине, «мы используем более острые — более положительные — передние углы на верхней поверхности пластины, чем мы бы использовали для таких материалов, как сталь или железо, где мы выбираем более прочную геометрию», — добавил Джон Пусатера, специалист по обучению в Sandvik Coromant.«Это похоже на использование острого ножа, а не на использование чего-то, у кого есть подготовленная кромка для повышения прочности. Более положительный зазор помогает сделать инструмент острее ».

Для черновой обработки, как советовал Такер, «режущие кромки должны иметь минимально возможное усиление прилегания к кромке». Машинным цехам следует «использовать большую глубину резания и скорость подачи в сочетании с более низкой скоростью резания, а не малую глубину и более высокие скорости».

А для получистовой обработки «должно оставаться достаточно материала для чистовой обработки, чтобы инструмент мог выйти за пределы зоны деформационного упрочнения.Избегайте чрезмерного износа по задней поверхности; это приводит к потускнению режущей кромки и образованию зоны деформационного упрочнения ».

Для чистовой обработки «используйте подъемное фрезерование и по возможности избегайте прерываний». По возможности используйте больший угол подъема и используйте смазочно-охлаждающую жидкость только при работе на более низких скоростях резания ». Типичный диапазон скоростей составляет 590–1300 футов в минуту (180–396 м / мин).
Sandvik Coromant планирует выпустить новые марки нержавеющей стали ISO S в ближайшем будущем. ISO S относится к термостойким материалам из суперсплавов, «которые в некоторых случаях мы обрабатываем так же, как обработку нержавеющей стали», — сказал Пусатера.«Обычно это относится к использованию инструментов с покрытием PVD для дополнительной остроты, а не к использованию инструментов с покрытием CVD».

По словам Скотта Лоуренса, специалиста по аэрокосмической отрасли из Seco Tools LLC, Трой, Мичиган, «мы добились успеха с траекториями фрезерования с более легкой стороной, такими как динамическое фрезерование», при оптимизации траекторий движения инструмента для нержавеющих сталей. «Наилучшие результаты достигаются за счет увеличения длины канавки инструмента в сочетании с правильным радиальным зацеплением. Это облегчает нагрузку на шпиндель, а также облегчает его крепление с этими типами траекторий фрезерования; это, кажется, хорошо работает для продления срока службы инструмента.Он также посоветовал «выбрать инструмент подходящего размера для обеспечения эвакуации стружки, использовать компенсацию радиуса в углах, чтобы избежать дребезга, и отрегулировать уклон в зависимости от осевой длины резания».

Инструменты Seco Jetstream контролируют нагрев и удаляют стружку, предотвращая опасные путаницы, приводящие к остановке производства, и избавляются от шлангов и соединителей, которые обычно требуются для инструментов для прохода охлаждающей жидкости.

У некоторых станкостроительных компаний, добавил он, есть опции для проверки износа инструмента на станке, «помогая сгладить обработку и предотвращая наклеп.Кроме того, сотрудничая с нашим промышленным партнером Fusion Coolant Systems (который предлагает систему смазки и охлаждения сверхкритического минимального количества CO2), мы обеспечиваем более эффективное охлаждение, увеличивая производительность и оптимизируя производительность ».

В Mitsui Seiki при испытаниях режущего инструмента с термообработкой 15-5 была достигнута скорость съема материала около 42 дюймов3 (688 см3) в минуту при сохранении превосходной стойкости кромок — без СОЖ.

«Термически обработанный материал 15-5 не такой липкий, поэтому мы смогли добиться лучшего удаления стружки с режущего инструмента», — отметил Гиффорд, тогда как 17-4 «имеет тенденцию к более абразивному воздействию на режущий инструмент, поэтому он изнашивает ваше острие немного быстрее.”

При резке нержавеющей стали охлаждающая жидкость может быть неправильным выбором, добавил он. «Я обнаружил, что покрытия на режущем инструменте похожи на тепло; они обладают лучшим смазывающим эффектом при нагревании ». Вот почему он, как правило, рекомендует обрабатывать большинство марок 15-5 сухим способом, особенно при наличии режущего инструмента. В таких условиях инструменты имеют тенденцию к растрескиванию под воздействием высоких температур и быстрого охлаждения. «Использование струи воздуха для выдувания стружки, чтобы вы не перерезали стружку, поддерживает температуру внутри инструмента и делает процесс более стабильным.”

Для сокращения времени цикла и обработки растущих объемов данных о траектории инструмента Гилмор из Такуми предложил пару решений.

«В то время как все системы CAM могут создавать траектории HEM (высокоэффективное фрезерование), которые могут сократить общее время цикла обработки деталей, лишь немногие из них идеально оптимизированы для достижения самого короткого времени цикла при одновременном устранении разрушительной высокой нагрузки на режущий инструмент», — пояснил он. «Программное обеспечение VERICUT от CG Tech — это проверенная технология, которая сокращает время на удаление большого количества материала с помощью HEM.Мы стали свидетелями 25-процентного сокращения времени цикла обработки нержавеющей стали благодаря обработке VERICUT траектории инструмента, созданной в программном обеспечении CAM, на стане Takumi h20 ».

По мере увеличения размеров траекторий, создаваемых системами CAM, возможность обработки больших объемов данных на ЧПУ становится жизненно важной. «Вскоре FANUC представит контроллер 0i-MF Plus с большей памятью и высокоскоростными функциями, которые теперь являются стандартными, а не дополнительными», — сказал Гилмор. «Это обновление увеличит пропускную способность их базового пакета управления при сохранении низких затрат.Система управления FANUC 0i-MF Plus, известная своей надежностью, раскроет потенциал многих фрезерных станков с ЧПУ ».

Применение в аэрокосмической отрасли для нержавеющих марок

Состав таких марок нержавеющей стали, как содержание 15% хрома и 5% никеля в 15-5 PH, делает обработку сложной задачей, — сказал Марк Фрэнсис, штатный инженер инструментальной компании Kennametal Inc., Питтсбург. «Аэрокосмическая промышленность постоянно стремится производить более легкие, прочные, более эффективные детали — быстрее и эффективнее, — и операции по обработке должны постоянно совершенствоваться для поддержки этого стремления», — отметил Фрэнсис.«Гусеницы закрылков из нержавеющей стали — это пример авиационных компонентов, которые наши инструменты и опыт помогли воплотить в жизнь. Производитель хотел использовать специальную нержавеющую сталь, которая обеспечила бы экономию прочности и веса — с дополнительным преимуществом, заключающимся в том, что практически не требовалось обслуживания в течение всего срока службы самолета ».

Призматические детали, такие как ступица несущего винта вертолета, являются типичной работой для больших пятиосевых обрабатывающих центров Mitsui Seiki.

Однако из-за легирующих элементов в материале эту нержавеющую сталь труднее обрабатывать, — продолжил он.Вместо того, чтобы носить, материал со временем становится тверже. Во время обработки материал может затвердеть, что способствует износу и выходу инструмента из строя.

«Kennametal работала с производителем материалов и производителем самолетов, чтобы определить лучшие сплавы пластин и режущих инструментов для работы, а затем определила передовые методы обработки компонентов из поковки».

Что делает сплавы нержавеющей стали PH относительно жесткими для обработки, как объяснил Фрэнсис, так это «высокопрочная матрица материала и средний предел прочности при растяжении, равный 200 тыс. Фунтов на квадратный дюйм / 1379 МПа.Однако, если есть ковочная окалина, которую нужно разрезать, проблема усложняется. Окалина очень абразивна и может вызвать зазубрины по глубине резания. В зависимости от формы и сложности детали иногда можно использовать высокоскоростной или копировальный фрезерный станок (круглые пластины) для удаления окалины перед тяжелой обработкой ».

Kennametal предлагает такие твердые сплавы, как KCSM40 и KCPM40, для черновой обработки, чтобы предотвратить термическое растрескивание и предотвратить преждевременное выкрашивание. Их сочетание с торцевыми фрезами KSRM с круглыми пластинами позволяет удалять окалину и обрабатывать сложные детали.Между тем, по словам Фрэнсиса, фреза HARVI Ultra 8X со сменными спиральными пластинами Kennametal с восемью режущими кромками на пластину обеспечивает высокую производительность съема металла, экономию кромок пластины и надежность.

«Сверла Kennametal с плоским днищем подходят для множества применений с карманами или труднодоступными участками и позволяют пользователю создать отверстие для доступа других инструментов для завершения процесса обработки», — сказал он.

Линия твердосплавных концевых фрез Kennametal HARVI III для чистовой обработки предназначена для аэрокосмических материалов, чтобы обеспечить «превосходное качество обработки поверхности при очень производительной подаче и выдающуюся стойкость инструмента», — сказал Фрэнсис.«Марка карбида KCSM15 обеспечивает прочность и надежность, ожидаемые при черновой и чистовой обработке деталей в аэрокосмической отрасли».

По словам Гиффорда, выбор станков для производства деталей авиакосмической отрасли меняется. Горизонтальные обрабатывающие центры Mitsui Seiki имеют длину от 630 мм до 2,5 м и производят все, от корпусов исполнительных механизмов и компонентов защелкивающегося типа до более крупных деталей, таких как гусеницы закрылков для крыльев. «Более 1 м — это место, где мы действительно наблюдаем большое увеличение, поскольку детали стали более сложными», — сказал Гиффорд.Детали, которые ранее подходили для станков диаметром 630 мм, были «сцеплены с другой деталью и другой деталью, и теперь это гораздо более крупная структурная деталь, которую необходимо обработать».

Оптимизированная черновая обработка с помощью многозубой концевой фрезы Seco Niagara Cutter. Инструмент разработан для стружкодробления в тех случаях, когда требуется глубина резания до 3-кратного диаметра инструмента.

По его словам, компания конструирует машины с коробчатым транспортером, чтобы они оставались жесткими и прочными, чтобы справляться с необходимыми видами резки. «Мы можем увеличить обороты и быстрее выполнять более легкие разрезы, скажем, для чистовой обработки», — сказал он.«Но для черновой обработки у нас есть большой прочный шпиндель и отливки, которые обеспечивают жесткий станок, который может обрабатывать большую глубину резания и снимать материал с большей скоростью».

Нержавеющая сталь набирает обороты в автомобильной промышленности

Проект Seco Tools показывает, как нержавеющая сталь при правильных обстоятельствах получает все большее распространение в автомобилестроении.

«В настоящее время мы работаем с крупным производителем автомобильного оборудования над фланцем турбонагнетателя для малых двигателей, изготовленным из литой нержавеющей стали 17-4», — пояснил Лоуренс.«Характеристики обработки и состав близки к нержавеющей стали 310. Ранее они применялись в чугуне, но из-за [необходимости] выдерживать циклы нагрева нержавеющая сталь, кажется, лучше справляется с расширением и сжатием ».

Обработка этого компонента из чугуна обычно имеет свои ограничения, продолжил он, но нержавеющая сталь «добавила требований к сохранению допусков и стойкости инструмента. Монтажные поверхности, такие как поверхности прокладок с более высокими требованиями к отделке, являются наиболее требовательными из-за прерывистой резки неровностей литья.С этим текущим клиентом мы смогли провести всестороннее тестирование требований к отделке в нашей корпоративной лаборатории в штаб-квартире, используя наши инструменты, чтобы гарантировать, что мы можем обеспечить срок службы инструмента и выдержать необходимый допуск ».

В таких случаях, как этот, фрезерование с большой подачей и динамическое фрезерование обеспечивало наилучшую производительность съема без нагрузки на станок или деталь, добавил Лоуренс. «С хорошим программным обеспечением легко добиться допусков деталей».

Отмечая различия между автомобильной и аэрокосмической сферами применения нержавеющей стали, он сказал: «В автомобилестроении, по крайней мере, в моей области, кажется, что речь идет о механической обработке по-другому.На автомобильном рынке больше внимания уделяется центральному процессору, что обусловлено стоимостью режущего инструмента в расчете на одну кромку, а также простотой использования для операторов станков и отсутствием манипуляций с инструментом операторами. Все сводится к тому, какой самый дешевый инструмент может выполнить требуемую операцию ».

Но для аэрокосмической отрасли стоимость используемых компонентов и материалов «требует разных подходов», — сказал Атул Шарма, специалист по аэрокосмической отрасли Seco Tools Canada. «Качество, безопасность и надежность инструмента имеют первостепенное значение.Безопасность и душевное спокойствие, [что не будет] сбоев в работе инструмента, а также соблюдение допустимых отклонений на каждую деталь — более важная проблема. Вращение режущей кромки пластины или режущей кромки инструмента дешевле, чем риск повреждения детали ».

«

» Стружколомы с положительным положительным давлением, покрытие Duratomic, стружколом и пластины Wiper помогают достичь лучшего качества обработки и производительности, — добавил он.

Фактически, большинство деталей сегодня ближе к форме, близкой к чистой, и обычно сопровождаются моделью, помогающей при программировании. «Новое программное обеспечение, похоже, учитывает эти особенности и позволяет программам выбирать самый быстрый способ удаления материала», — сказал Шарма.«Это включает в себя области динамического фрезерования на детали, для которой в противном случае потребовался бы воздух для резки по стандартной траектории. Я видел более новое программное обеспечение для управления станком в аккаунтах аэрокосмической отрасли, которое позволяет оператору загружать модель на USB-накопитель, загружать ее в станок и выбирать стратегии обработки прямо на месте с помощью органов управления станком ».

Руководство по производству металлических деталей

Материалы из листового металла

Protolabs предлагает самые популярные листовые металлы, начиная от углеродистой стали, такой как холоднокатаная сталь (CRS), оцинкованная и оцинкованная, до нержавеющей стали, алюминия, меди и латуни.Каждый из них обладает своими уникальными качествами, и причины выбора одного по сравнению с другим могут варьироваться от эстетики до коррозионной стойкости.

CRS Sheet Metal
Подобно горячекатаной стали, холоднокатаная сталь проходит еще один процесс. Его прокатывают второй раз при комнатной температуре после дополнительного сжатия роликами. Использование этого метода значительно увеличивает твердость, но снижает пластичность. CRS хорошо подходит для деталей, которые требуют формовки при комнатной температуре, а также хорошо свариваются и окрашиваются.CRS обычно покрывается маслом для повышения коррозионной стойкости.

Оцинкованный и оцинкованный листовой металл
Узоры с блестками оцинкованной стали знакомы каждому, кто смотрел на внутренние воздуховоды. Оцинкованная и подвергнутая гальванической обработке сталь с высокой коррозионной стойкостью проходит один и тот же начальный процесс, при котором металл погружается в жидкий раствор цинка при температуре 850 градусов по Фаренгейту. Но здесь и начинаются различия. Сталь Galvanneal добавляет второй этап обработки к своей основной, беря гальванизированную сталь и пропуская ее через печь отжига с температурой 1050 градусов по Фаренгейту, которая вытягивает железо на поверхность для сцепления с защитным цинковым покрытием.Это придает изделию гладкую поверхность, более устойчивую к коррозии. Оба материала хорошо поддаются формованию, но поверхность гальванила гораздо лучше окрашивается. Если вы ищете более индустриальный вид, возможно, вам подойдет оцинковка. Если внешний вид и окрашиваемость важны, гальваннеал подойдет.

Листовой металл из нержавеющей стали
Нержавеющая сталь есть везде — в приборах, раковинах и гигантских чанах, используемых для приготовления пива! Отделка может варьироваться от матовой до гладкой, но независимо от того, что вы выберете, вы получите поверхность, которая будет очень устойчива к коррозии и пятнам, даже при воздействии кислотных соединений.Это делает его популярным и в лабораторных условиях. Магия нержавеющей стали заключается в сочетании хрома и никеля, в результате чего создается этот прочный металлический сплав. Мы предлагаем нержавеющую сталь марки 304 и 316. Если коррозия вызывает беспокойство, вы можете выбрать нержавеющую сталь марки 316, хотя она несколько дороже. Добавление молибдена в 316 делает его более подходящим для сложных ситуаций, особенно для использования на открытом воздухе и на море.

Листовой алюминий
Алюминий имеет много преимуществ.Он легкий, прочный, устойчивый к коррозии, немагнитный и легко поддается формованию. Он также хорошо рассеивает тепло и очень привлекателен благодаря полугладкой поверхности как у наших сортов 5052, так и у 6061. Какой из них вы должны использовать, зависит от вашего приложения. 5052 — лучший выбор для обработки листового металла, потому что 6061 иногда дает трещины во время формовки. Изгибы в 6061 значительно менее жесткие, и вам придется компенсировать это большими радиусами изгиба, чтобы обеспечить структурную целостность, что может быть нежелательно в вашей конструкции.Тем не менее, 6061 — разумный выбор для плоских деталей.

Медный листовой металл
Protolabs предлагает две формы медного листового металла: C101 и C110. Оба хорошо известны своей электропроводностью, блестящей отделкой и красивой сине-зеленой патиной, которая медленно образуется на поверхности с течением времени из-за воздействия элементов, особенно в соленой воде и в промышленных условиях. Тем не менее, коррозионная стойкость меди высока. C101, также называемый бескислородной медью, часто используется в инженерных приложениях и обладает высокой пластичностью.C110 часто используется в сантехнической арматуре, а из-за его высокой проводимости (уступающей только серебру) в электронике. C110 не рекомендуется использовать с ацетиленом, аммиаком, азотной кислотой и ртутью или солями ртути.

Листовой металл из латуни
Добавьте цинк к меди, и вы получите латунь. CDA260, разновидность латунного листового металла, которую мы используем в Protolabs, состоит примерно на 70 процентов из меди и на 30 процентов из цинка. Латунь очень устойчива к коррозии и, как и ее основная медь, прекрасно выглядит и легко поддается формованию.Он широко используется в морских приложениях и электронных компонентах.

Методы постобработки металла

Вторичные операции обычны для многих производственных процессов, особенно для металлических деталей. Термическая обработка улучшает прочность и снимает внутренние напряжения, возникающие при обработке сырья и при тяжелой механической обработке. Углеродистые стали, такие как 1018, можно упрочнить посредством азотирования или науглероживания, а 4140 легко довести до 50 Rc или выше с помощью методов закалки и отпуска.Как упоминалось ранее, сталь 17-4 PH может быть довольно твердой, как и некоторые нержавеющие стали серии 400, но нержавеющая сталь серии 300 может быть упрочнена только путем холодной обработки или вытягивания через матрицу. Мягкие металлы, такие как алюминий и магний, никогда не затвердевают, хотя они могут быть подвергнуты криогенному снятию напряжений или «состарены» низкотемпературным нагревом.

Что такое карбид? | MITSUBISHI MATERIALS CORPORATION

Что такое карбид?

ВВЕДЕНИЕ

В повседневной жизни нас окружает множество металлических изделий.Вы знаете, как производятся эти изделия?

Есть много способов обработки металлов, но чаще всего используется резка. Здесь мы узнаем о режущих инструментах и ​​процессах резки. Что мы имеем в виду, говоря «режущие инструменты»?

Сначала давайте рассмотрим несколько примеров режущих инструментов, которые используются в нашей повседневной жизни. Ножи и терки на кухне, ножницы и точилки для карандашей на столе, пила и рубанок на складе — все это режущие инструменты.

Эти режущие инструменты имеют общее свойство, которое состоит в том, что все они изменяют форму предметов, разрезая и производя стружку.

Как вы уже знаете, режущие инструменты — это инструменты, которые разрезают предметы, чтобы они приобрели желаемую форму. Режущие инструменты в нашей повседневной жизни режут фрукты, овощи и дерево, но режущие инструменты, производимые Mitsubishi Materials, режут более твердые материалы, такие как сталь.

Теперь давайте посмотрим на режущие инструменты, которые обрабатывают сталь, основной материал в мире промышленности.

ПРОЦЕСС ИЗГОТОВЛЕНИЯ Твердосплавного инструмента

Давайте посмотрим на процесс изготовления карбида.

Сначала смешайте карбид вольфрама с кобальтом, чтобы получить порошок, который можно классифицировать как сырье. Гранулированная смесь заливается в полость матрицы и прессуется. Он дает умеренную прочность, как у мела.

Затем прессованные брикеты помещают в печь для спекания и нагревают до температуры около 1400 ° C, в результате чего получается твердый сплав.

После спекания объем содержимого значительно уменьшается.

Кроме того, твердость цементированного карбида находится на уровне между алмазом и сапфиром, а вес примерно в два раза больше, чем у железа.
Тогда как нам резать этот твердый сплав?

Что такое резка?

На рисунке справа показано состояние режущей кромки во время обработки. Режущая кромка режет заготовку и образуется стружка. Температура в верхней части режущей кромки достигает 800 ° C из-за ударов и трения.

Сплавы из твердых сплавов, которые выдерживают такие высокие температуры, являются наиболее успешными.

Твердосплавные пластины различной конфигурации являются наиболее популярными и называются пластинами со сменными пластинами. Сменные пластины используются для различных форм держателей и выбираются в зависимости от формы заготовки и режима резания.

1. ТОКАРНЫЙ

Внешний держатель и внутренняя расточная оправка позволяют обрабатывать заготовки круглой формы. Процессы обработки, в которых используются держатели или расточные оправки, называются токарной обработкой, и ее основная характеристика заключается в том, что детали вращаются.

Токарный станок называется токарным.

2. ПРОИЗВОДСТВО

Инструмент на фотографии справа — фрезерный инструмент. Фрезерные инструменты можно разделить на два типа; одно — торцевое фрезерование, при котором обрабатывается поверхность детали, а второе — концевое фрезерование, которое выполняет фрезерование уступов и т. д. Режимы обработки, в которых используются торцевые и концевые фрезы, называются фрезерными операциями, и его основная характеристика заключается в том, что инструменты вращаются.Станок, используемый для фрезерования, называется фрезерным станком.

3. БУРЕНИЕ

На фотографии справа показан инструмент, который производит круглые отверстия в заготовках и называется сверлом. Сверла со сменными пластинами и паяные сверла производят относительно большие отверстия, а сплошные сверла — меньшие отверстия. Основная характеристика сверления в том, что его можно использовать как на фрезерных, так и на токарных станках.

РЕЗЮМЕ

Как упоминалось выше, режим резки состоит из трех основных стилей; токарные, фрезерные и сверлильные.