производство и поставка оборудования для механических испытаний, неразрушающего контроля, химического анализа и визуального контроля, диагностического оборудования, приборов визуального контроля, систем контроля доступа персонала, элементов систем умного производства. Испытательная лаборатория. Сервисный центр

Глава 9.1. Требования к свойствам инструментальных материалов

В металлообрабатывающем производстве используют:

  • режущий инструмент для обработки резанием (точение, сверление, фрезерование, шлифование и др.);
  • штамповочный инструмент для пластического деформирования (ковка, штамповка, гибка и др.);
  • контрольно-измерительный инструмент для контроля формы и размеров заготовок и деталей, а также свойств материалов.

Для многих видов режущего и штамповочного инструмента характерны тяжелые условия эксплуатации: высокие напряжения, нагрев. Контрольно-измерительный инструмент не работает в условиях высоких напряжений, однако от него требуется сохранение весьма высокой точности в течение длительного времени, т.е. он должен обладать хорошей износостойкостью.

Режущий и штамповочный инструмент в процессе работы находится под воздействием очень высоких контактных напряжений, при этом создаются условия, близкие к всестороннему неравномерному сжатию. В таком состоянии материал склонен к пластическому деформированию, что усугубляется нагревом. Сопротивление материала большим пластическим деформациям характеризуется твердостью (см. подразд. 3.2). Контрольно-измерительный инструмент также должен иметь высокую твердость, так как именно это свойство определяет износостойкость (см. подразд. 8,6). Таким образом, именно высокая твердость определяет принципиальную возможность использования материалов в качестве инструментальных.

Для изготовления инструмента используют материалы, имеющие или получающие в результате термической обработки высокую твердость:

  • инструментальные стали, высокая твердость которых достигается за счет термической обработки;
  • твердые сплавы и режущая керамика — материалы, получаемые методом порошковой металлургии. Высокая твердость этих материалов определяется их химическим составом: твердые сплавы в основном, а режущая керамика полностью, состоят из химических соединений, обладающих весьма высокой твердостью (карбидов, оксидов, нитридов);
  • сверхтвердые материалы (СТМ), к которым относятся самые твердые материалы — алмазы (природные и синтетические), а также кубический нитрид бора (КНБ), синтетический материал, уступающий по твердости только алмазу.

При резании и горячей штамповке происходит нагрев инструмента. Способность материала сохранять твердость при нагреве — теплостойкость — является важной характеристикой инструментальных материалов. При обработке резанием температура в з о н е резания тем выше, чем больше скорость резания, таким образом, теплостойкость в данном случае определяет производительность обработки. Теплостойкость штамповых сталей определяется температурой обрабатываемой заготовки.

В процессе резания и обработки давлением инструменты подвергаются воздействию динамических нагрузок и разнообразных напряжений: изгиба (многолезвийный режущий инструмент), кручения (осевой режущий инструмент), сжатия (штамповый инструмент) и реже растяжения (протяжки). Поэтому инструментальные материалы для режущего и штампового инструмента должны обладать достаточно высокими механическими характеристиками: пределом прочности и ударной вязкостью.

Чем выше модуль упругости инструментального материала, тем меньше упругие отжатия при резании и штамповке, что обеспечивает большую точность обработки и меньшую шероховатость обрабатываемой поверхности.

Температура в зоне резания зависит от теплопроводности и теплоемкости инструментального материала. Чем выше теплопроводность, тем интенсивнее отвод тепла из зоны обработки. При более высокой теплоемкости материала для его нагрева до определенной температуры требуется большее количество теплоты. Поэтому при одинаковых условиях меньше нагревается тот инструмент, который изготовлен из материала с большей теплопроводностью и теплоемкостью.

Желательно, чтобы температурный коэффициент линейного расширения был минимальным. Объемные изменения при нагреве и охлаждении инструмента в процессе обработки приводят к развитию термической усталости. Это уменьшает долговечность его работы. Для штампов горячего деформирования характерно явление разгара — образования поверхностных трещин, возникающих из-за объемных изменений поверхностных слоев, вследствие того, что штампы работают в условиях нагрева—охлаждения (термоциклирования). Штамповые стали должны обладать разгаростойкостью, которая повышается при увеличении ударной вязкости.

Инструментальный материал должен иметь достаточно высокую химическую устойчивость. Это предотвращает или снижает вероятность появления адгезии (схватывания материала инструмента и обрабатываемой детали) и возникновения диффузионного износа (диффузии инструментального материала в обрабатываемый). Для режущего инструмента эта опасность возникает при больших скоростях резания, из-за высоких температур в зоне обработки. Для штампового инструмента вероятность такого износа появляется при литье металлов под давлением (изготовление пресс-форм из штамповых сталей).

Для изготовления режущего инструмента в меньшей степени используют углеродистые и легированные стали, а в большей степени — быстрорежущие стали.

С 2011 года научно-производственное предприятие «УКРИНТЕХ» успешно работает и развивается в области контроля качества материалов и изделий.

Контакты

ООО НПП "Укринтех":
г. Харьков, ул.Ковтуна, д.50, корпус "А-5"

Для почты:
а/я 2304, Харьков-1, 61001, Украина

ООО НПП "Укринтех"
+38 (050) 499-09-89; +38 (067) 560-89-39
+38 (067) 575-45-10; +38 (057) 768-09-02

"ЦНИ Лаборатория"
+38 (098) 262-48-92

Компания

Производство и поставка
испытательного оборудования, оборудования для металлографии, приборов НК и др.

Сервисный центр
Ремонт, сервисное обслуживание и модернизация оборудования.

Центр независимых исследований
Аккредитованная испытательная лаборатория.