23 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Используемые инструменты и материалы

15 Инструментальные материалы Основные свойства инструментальных материалов

Основные требования к инструментальным материалам следующие:

Инструментальный материал должен иметь высокую твердость в состоянии поставки или достигаемую в результате его термической обработки – не менее 63…66 HRCпо Роквеллу.

Необходимо, чтобы при значительных температурах резания твердость поверхностей инструментов существенно не уменьшалась. Способность материала сохранять высокую твердость при повышенных температурах и исходную твердость после охлаждения называется теплостойкостью.Инструментальный материал должен обладать высокой теплостойкостью.

Наряду с теплостойкостью, инструментальный материал должен иметь высокую износостойкость при повышенной температуре, т.е. обладать хорошей сопротивляемостью истиранию обрабатываемым материалом.

Важным требованием является достаточно высокая прочность инструментального материала. Если высокая твердость материала рабочей части инструмента сопровождается значительной хрупкостью, это приводит к поломке инструмента и выкрашиванию режущих кромок.

Инструментальный материал должен обладать технологическими свойствами, обеспечивающими оптимальные условия изготовления из него инструментов. Для инструментальных сталей – это хорошая обрабатываемость резанием и давлением; благоприятные особенности термической обработки; хорошая шлифуемость после термической обработки. Для твердых сплавов особое значение приобретает хорошая шлифуемость, а также отсутствие трещин и других дефектов, возникающих в твердом сплаве после припайки пластин, при шлифовании и заточке инструмента.

16 Виды инструментальных материалов и области их применения.

Ранее всех материалов начали применять углеродистые инструментальные сталимарок У7, У7А … У13, У 13А. Кроме железа они содержат 0,2…0,4 % марганца, обладают достаточной твердостью при комнатной температуре, но их теплостойкость невелика, так как при сравнительно невысоких температурах (200…250С) их твердость резко уменьшается.

Легированные инструментальные сталипо своему химическому составу отличаются от углеродистых повышенным содержанием кремния или марганца, или наличием одного или нескольких легирующих элементов: хрома (увеличивает твердость, прочность, коррозионную стойкость материала, понижает его пластичность); никеля (повышает прочность, пластичность, ударную вязкость, прокаливаемость материала); вольфрама (повышает твердость и теплостойкость материала); ванадия (повышает твердость и прочность материала, способствует образованию мелкозернистой структуры); кобальта (увеличивает ударную вязкость и жаропрочность материала); молибдена (повышает упругость, прочность, теплостойкость материала). Для режущих инструментов используются низколегированные стали марок 9ХФ, 11ХФ, 13Х, В2Ф, ХВ4, ХВСГ, ХВГ, 9ХС и др. Эти стали обладают более высокими технологическими свойствами – лучшей закаливаемостью и прокаливаемостью, меньшей склонностью к короблению, но теплостойкость их практически равна теплостойкости углеродистых сталей 350…400С и поэтому они используются для изготовления ручных инструментов (разверток) или инструментов, предназначенных для обработки на станках с низкими скоростями резания (мелкие сверла, развертки).

Быстрорежущие инструментальные стали.Из группы высоколегированных сталей для изготовления режущих инструментов используются быстрорежущие стали с высоким содержанием вольфрама, молибдена, кобальта, ванадия. Современные быстрорежущие стали можно разделить на три группы.

К сталям нормальной теплостойкостиотносятся вольфрамовые Р18, Р12, Р9 и вольфрамомолибденовые Р6М5, Р6М3, Р8М3. Эти стали имеют твердость в закаленном состоянии 63…66HRC, предел прочности при изгибе 2900…3400Мпа, ударную вязкость 2,.7…4,8 Дж/м 2 и теплостойкость 600…650С. Они используются при обработке конструкционных сталей, чугунов, цветных металлов, пластмасс. Иногда применяются быстрорежущие стали, дополнительно легированные азотом (Р6АМ5, Р18А и др.), которые являются модификациями обычных быстрорежущих сталей. Легирование азотом повышает режущие свойства инструмента на 20…30%, твердость – на 1 – 2 единицыHRC.

Стали повышенной теплостойкости характеризуются повышенным содержанием углерода – 10Р8М3, 10Р6М5; ванадия – Р12Ф3, Р2М3Ф8; Р9Ф5; кобальта – Р18Ф2К5, Р6М5К5, Р9К5, Р9К10, Р9М4К8Ф, 10Р6М5Ф2К8 и др.

Твердость сталей в закаленном состоянии достигает 66…70HRC, они имеют более высокую теплостойкость (до 620…670С). Это дает возможность использовать их для обработки жаропрочных и нержавеющих сталей и сплавов, а также конструкционных сталей повышенной прочности и закаленных. Период стойкости инструментов из таких сталей в 3 – 5 раз выше, чем из сталей Р18, Р6М5.

Стали высокой теплостойкости характеризуются пониженным содержанием углерода, но весьма большим количеством легирующих элементов – В11М7К23, В14М7К25, 3В20К20Х4Ф. Они имеют твердость 69…70HRC, и теплостойкость 700…720С. Наиболее рациональная область их использования – резание труднообрабатываемых материалов и титановых сплавов. В последнем случае период стойкости инструментов в 30 – 80 раз выше, чем из стали Р18, и в 8 – 15 раз выше, чем из твердого сплава ВК8. При резании конструкционных сталей и чугунов период стойкости возрастает менее значительно (в 3 – 8 раз).

Твердые сплавы.Эти сплавы получают методами порошковой металлургии в виде пластин или коронок. Основными компонентами таких сплавов являются карбиды вольфрамаWC, титанаTiC, танталаTaCи ниобияNbC, мельчайшие частицы которых соединены посредством сравнительно мягких и менее тугоплавких кобальта или никеля в смеси с молибденом.

Твердые сплавы имеют высокую твердость – 88…92 HRA(72…76HRC) и теплостойкость до 850…1000С. Это позволяет работать со скоростями резания в 3 – 4 раза большими, чем инструментами из быстрорежущих сталей.

Применяемые в настоящее время твердые сплавы делятся:

на вольфрамовые сплавыгруппы ВК: ВК3, ВК3-М, ВК4, ВК6, ВК6-М, ВК6-ОМ, ВК8 и др. В условном обозначении цифра показывает процентное содержание кобальта. Например, обозначение ВК8 показывает, что в нем 8% кобальта и 92% карбидов вольфрама. Буквами М и ОМ обозначается мелкозернистая и особо мелкозернистая структура;

на титановольфрамовые сплавыгруппы ТК: Т5К10, Т15К6, Т14К8, Т30К4, Т60К6 и др. В условном обозначении цифра, стоящая после буквы Т, показывает процентное содержание карбидов титана, после буквы К – кобальта, остальное – карбиды вольфрама;

на титанотанталовольфрамовые сплавы группы ТТК: ТТ7К12, ТТ8К6, ТТ20К9и др. В условном обозначении цифры, стоящие после буквы Т, показывают процентное содержание карбидов титана и тантала, после буквы К – кобальта, остальное – карбиды вольфрама;

на безвольфрамовые твердые сплавыТМ-1, ТМ-3, ТН-20, КНТ-16, ТС20ХН. Обозначения условные.

Твердые сплавы выпускаются в виде стандартизованных пластин, которые припаиваются, приклеиваются или крепятся механически к державкам из конструкционной стали. Выпускаются также инструменты, рабочая часть которых целиком выполнена из твердого сплава (монолитные).

Сплавы группы ТК имеют более высокую теплостойкость, чем сплавы ВК. Они могут использоваться при высоких скоростях резания, поэтому их широко применяют при обработке сталей.

Инструменты из твердых сплавов группы ВК применяют при обработке деталей из конструкционных сталей в условиях низкой жесткости системы СПИД, при прерывистом резании, при работе с ударами, а также при обработке хрупких материалов типа чугуна, что обусловлено повышенной прочностью этой группы твердых сплавов и не высокими температурами в зоне резания. Их также используют при обработке деталей из высокопрочных, жаропрочных и нержавеющих сталей, титановых сплавов. Это объясняется тем, что наличие в большинстве этих материалов титана вызывает повышенную адгезию со сплавами группы ТК, также содержащими титан. Сплавы группы ТК имеют значительно худшую теплопроводность и более низкую прочность, чем сплавы ВК.

Введение в твердый сплав карбидов тантала или карбидов тантала и ниобия (ТТ10К8-Б) повышает его прочность. Однако температура теплостойкости этих сплавов ниже, чем у двух карбидных.

Особомелкозернистые твердые сплавы применяют для обработки материалов с большой истирающей способностью. Их применяют для чистовой и получистовой обработки деталей из высокопрочных вязких сталей с повышенной склонностью к наклепу.

Сплавы с низким содержанием кобальта (Т30К4, ВК3, ВК4) применяют на чистовых операциях, с большим содержанием кобальта (ВК8, Т14К8, Т5К10) используют на черновых операциях.

Минералокерамика. Ее основу составляют оксиды алюминияAl2О3с небольшой добавкой (0,5…1%) оксида магнияMgO. Высокая твердость, теплостойкость до 1200С, химическая инертность к металлам, сопротивление окислению во многом превосходят эти же параметры твердых сплавов, но уступает по теплопроводности и имеет более низкий предел прочности на изгиб.

Высокие режущие свойства минералокерамики проявляются при скоростной обработке сталей и высокопрочных чугунов, причем чистовое и получистовое точение и фрезерование повышает производительность обработки деталей до 2 раз при одновременном возрастании периодов стойкости инструментов до 5 раз по сравнению с обработкой инструментами из твердого сплава. Минералокерамика выпускается в виде неперетачиваемых пластин, что существенно облегчает условия ее эксплуатации.

Сверхтвердые инструментальные материалы (СТМ)– наиболее перспективные – это синтетические сверхтвердые материалы на основе алмаза или нитрида бора.

Для алмазов характерны высокая твердость и износостойкость. По абсолютной твердости алмаз в 4-5 раз тверже твердых сплавов и в десятки и в сотни раз превышает износостойкость других инструментальных материалов при обработке цветных сплавов и пластмасс. Вследствие высокой теплопроводности алмазы лучше отводят теплоту из зоны резания, однако, из-за их хрупкости область их применения сильно ограничена. Существенный недостаток алмаза – при повышенной температуре он вступает в химическую реакцию с железом и теряет работоспособность.

Поэтому были созданы новые сверхтвердые материалы, химически инертные к алмазу. Технология получения их близка к технологии получения алмазов, но в качестве исходного вещества использовался не графит, а нитрид бора.

Инструмент, приспособления и материалы, применяемые при разметке

Чертилки являются наиболее простым инструментом для нанесе­ния контура детали на поверхность заготовки и представляют со­бой стержень с заостренным концом рабочей части. Изготавливают чертилки из инструментальных углеродистых сталей марок У10А и У12А в двух вариантах: односторонние (рисунок 20, а, б) и двусторон­ние (рисунок 20, в, г). Чертилки изготавливают длиной 10. 120 мм. Рабочая часть чертилки закаливается на длине 20. 30 мм до твер­дости HRC 58. 60 и затачивается под углом 15. 20°. Риски на поверхность детали наносят чертилкой, используя масштабную ли­нейку, шаблон или образец.

а – односторонняя с кольцом;

б – односторонняя с ручкой;

г – двусторонняя с ручкой.

Рисунок 20 — Чертилки

Рейсмас используют для нанесения рисок на вертикальной плос­кости заготовки (рисунок 21). Он представляет собой чертилку 2, за­крепленную на вертикальной стойке, установленной на массивном основании. При необходимости нанесения рисок с более высокой точностью используют инструмент со шкалой — штангенрейсмас. Для установки рейсмаса на заданный размер мож­но использовать блоки концевых мер длины, а если не требуется очень высокая точность разметки, то используют вертикальную масштабную линейку 1 (рисунок 21).

Читать еще:  Как и чем резать колоть кирпич

Разметочные циркули применяют для нанесения дуг окружностей и деления отрезков и углов на равные части (рисунок 3). Разметочные циркули изготавливают в двух вариантах: простой (рисунок 3, а), по­зволяющий фиксировать положение ножек после их установки на размер, и пружинный (рисунок 22, б), применяемый для более точной установки размера. Для разметки контуров ответственных деталей используют разметочный штангенциркуль.

Для того чтобы разметочные риски были четко видны на разме­ченной поверхности, на них наносят точечные углубления — кер­ны, которые наносятся специальным инструментом — кернером.

1 – вертикальная масштабная линейка;

2 – чертилка, закрепленная на вертикальной стойке.

Рисунок 21 — Рейсмас

а — простой; б – пружинный.

Рисунок 22 – Циркуль разметочный

Кернеры (рисунок 23) изготавливают из инструментальной стали У7А. Твердость на длине рабочей части (15. 30 мм) должна быть HRC 52. 57. В ряде случаев применяют кернеры специальной конструк­ции.

Рисунок 23 – Кернер

При необходимости кернения центровых отверстий на торцах валов удобно пользоваться специ­альным приспособлением для кер­нения — колоколом (рисунок 24, а). Это приспособление позволяет наносить керновые углубления на центрах торцевых поверхностей валов без их предваритель­ной разметки.

Для этих же целей можно использо­вать угольник-центроискатель (рисунок 24, б, в), состоящий из угольника 1 с при­крепленной к нему линейкой 2, кромка которой делит прямой угол пополам. Для определения центра инструмент уклады­вают на торец детали так, чтобы внут­ренние полки угольника касались ее ци­линдрической поверхности и проводят чертилкой линию вдоль линейки. Затем центроискатель поворачивают на про­извольный угол и проводят вторую рис­ку. Пересечение нанесенных на торец детали линий определит положение ее центра.

Довольно часто для отыскания цент­ров на торцах цилиндрических деталей применяют центроискателъ-транспортир (рисунок 24, г), который состоит из ли­нейки 2, скрепленной с угольником 3. Транспортир 4 можно перемещать по линейке 2 и фиксировать в нужном поло­жении при помощи стопорного винта 1. Транспортир накладывают на торцевую поверхность вала так, чтобы боковые полки угольника касались цилиндриче­ской поверхности вала. Линейка при этом проходит через центр торца вала. Устанавливая транспортир в двух поло­жениях на пересечении рисок, определя­ют центр торца вала. Если требуется выполнить отверстие, распо­ложенное на некотором расстоянии от центра вала и под опреде­ленным углом, пользуются транспортиром, перемещая его отно­сительно линейки на заданную величину и поворачивая на необхо­димый угол. В точке пересечения линейки и основания транспор­тира накернивают центр будущего отверстия, имеющего смещение относительно оси вала.

а – колокол; б, в – угольник-центроискатель: 1 – угольник; 2 – линейка; г — центроискатель-транспортир: 1 – стопорный винт; 2 – линейка; 3 – угольник; 4 – транспортир

Рисунок 24 – Инструменты для нанесения центровых отверстий

Упростить процесс кернения позволяет применение автомати­ческого механического кернера (рисунок 25), состоящего из корпуса, собранного из трех частей: 3, 5, 6. В корпусе помещены две пружи­ны 7 и 11, стержень 2 с кернером 7, ударник 8 со смещающимся сухарем 10 и плоская пружина 4. Кернение осуществляется нажа тием на заготовку острием кернера, при этом внутренний конец стер­жня 2 упирается в сухарь, в результате чего ударник перемещается вверх и сжимает пружину 7. Упираясь в ребро заплечика 9, сухарь сдвигается в сторону, и его кромка сходит со стержня 2. В этот мо­мент ударник под действием силы сжатой пружины наносит по кон­цу стержня с кернером сильный удар, после чего пружина 11 вос­станавливает нормальное положение кернера. Применение такого кернера не требует использования специального ударного инстру­мента — молотка, что существенно упрощает работу по нанесению керновых углублений.

1 – кернер; 2 – стержень; 3,5,6 – составные части кернера; 4 – плоская пружина; 7, 11 – пружины; 8 – ударник; 9 – заплечник; 10 – сухарь

Рисунок 25 – Автоматический механический кернер

В качестве ударного инструмента при выполнении керновых углублений используют слесарный молоток, который должен иметь небольшой вес. В зависимости от того, насколько глубоко долж­но быть керновое углубление, применяют молотки массой от 50 до 200 г.

При выполнении пространственной разметки необходимо при­менение ряда приспособлений, которые позволяли бы выставлять размечаемую деталь в определенном положении и кантовать (пе­ревертывать) ее в процессе разметки.

Для этих целей при пространственной разметке используют раз­меточные плиты, призмы, угольники, разметочные ящики, разме­точные клинья, домкраты.

Разметочные плиты (рисунок 26) отливают из серого чугуна, их ра­бочие поверхности должны быть точно обработаны. На верхней плоскости больших разметочных плит строгают продольные и по­перечные канавки небольшой глубины, разделяя поверхность пли­ты на квадратные участки. Устанавливают разметочные плиты на специальных подставках и тумбах (рисунок 26, а) с ящиками для хра­нения разметочных инструментов и приспособлений. Разметочные плиты небольшого размера располагают на столах (рисунок 26, б).

Рабочие поверхности разметочной плиты не должны иметь значи­тельных отклонений от плоскости. Величина этих отклонений за­висит от размеров плиты и приводится в соответствующих спра­вочниках.

а – на подставке; б – на столе.

Рисунок 26 – Разметочная плита

Призмы разметочные (рисунок 27) изготавливают с одной и двумя призматическими выемками. По точности различают призмы нор­мальной и повышенной точности. Призмы нормальной точности изготавливают из сталей марок ХГ и X или из углеродистой инст­рументальной стали марки У12. Твердость рабочих поверхностей призм должна быть не менее HRC 56. Призмы повышенной точно­сти изготавливают из серого чугуна марки СЧ15-23.

тип I – односторонняя; тип II – четырехсторонняя; h,h1,h2,h3,h4 – глубина V-образных пазов

Рисунок 27 – Разметочные призмы

При разметке ступенчатых валов применяют призмы с винто­вой опорой (рисунок 28) и призмы с подвижными щечками, или регу­лируемые призмы (рисунок 29).

Рисунок 28 – Призма с винтовой опорой

Рисунок 29 – Регулируемая призма

Угольники с полкой применяют как для плоскостной, так и для пространственной разметки. При плоскостной разметке угольники используют для проведения рисок, параллельных одной из сторон заготовки (если эта сторона предварительно обработа­на), и для нанесения рисок в вертикальной плоскости. Во втором случае полку разметочного угольника устанавливают на разметоч­ной плите. При пространственной разметке угольник используют для выверки положения деталей в разметочном приспособлении в вертикальной плоскости. В этом случае также применяют разме­точный угольник с полкой.

Разметочные ящики (рисунок 30) применяют для установки на них при разметке заготовок сложной формы. Они представляют собой пустотелый параллелепипед с выполненными на его поверхностях отверстиями для закрепления заготовок. При больших размерах разметочных ящиков с целью увеличения жесткости конструкции во внутренней их полости выполняют перегородки.

б – пример использования

Рисунок 30 – Разметочный ящик

Разметочные клинья (рисунок 31) применяют при необходимости регулирования положения размечаемой заготовки по высоте в не­значительных пределах.

Рисунок 31– Разметочный клин

Домкраты (рисунок 32) используют так же, как и регулируемые кли­нья для регулировки и выверки положения размечаемой заготовки по высоте, если деталь имеет достаточно большую массу. Опора домкрата, на которую устанавливают размечаемую заготовку, может быть шаровой (рисунок 32, а) или призматической (рисунок 32, б).

а – шаровая опора;

б – призматическая опора.

Рисунок 32 – Домкрат с различными опорами для заготовки

Для того чтобы разметочные риски были четко видны на поверх­ности размечаемой заготовки, эту поверхность следует окрасить,
т.е. покрыть составом, цвет которого контрастен цвету материала
размечаемой заготовки. Для окрашивания размечаемых поверхностей используют специальные составы.

Материалы для окрашивания поверхностей выбирают в зависимости от материала заготовки, которая подвергается разметке, и от состояния размечаемой поверхности. Для окрашивания размечаемых поверхностей используют: раствор мела в воде с добав­лением столярного клея, обеспечивающего надежное сцепление красящего состава с поверхностью размечаемой заготовки, и сиккатива, способствующего быстрому высыханию этого состава; медный купорос, представляющий собой сернокислую медь и в результате происходящих химических реакций обеспечивающий образование на поверхности заготовки тонкого и прочного слоя меди; быстросохнущие краски и эмали.

Выбор красящего состава для нанесения на поверхность заготовки зависит от материала заготов­ки и состояния размечаемой по­верхности. Необработанные по­верхности заготовок, полученных методом литья или ковки, окра­шивают при помощи сухого мела или раствора мела в воде. Обра­ботанные механическим путем (предварительное опиливание, строгание, фрезерование и др.) поверхности заготовок окраши­вают раствором медного купоро­са. Медный купорос может быть, когда заготовки выполнены из черного металла, так как между цвет­ными металлами и медным купоросом не происходит химической реакции с осаждением меди на поверхности заготовки.

Заготовки из медных, алюминиевых и титановых сплавов с пред­варительно обработанными поверхностями окрашивают, исполь­зуя быстросохнущие лаки и краски.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Материалы для изготовления инструментов

Рабочая часть металлорежущих инструментов изготавливается из разных материалов.

Выбор материала определяется рядом факторов, основными из которых являются:

— технология изготовления инструмента;

— эффективность использования инструмента.

Все инструментальные материалы подразделяются на несколько групп (рис.2).

При выборе инструментальных материалов необходимо учитывать их основные свойства: температуростойкость (теплостойкость), износостойкость, поведение при термической обработке (деформация, прокаливаемость, склонность к обезуглероживанию), механические свойства, обрабатываемость, стоимость.

Температуростойкость — свойство инструментального материала сохранять достаточно высокую твердость при нагреве во время работы инструмента в течение периода стойкости. Высокая температуростойкость позволяет обеспечивать производительную работу инструмента.

Износостойкость — способность режущей кромки сопротивляться истиранию при резании.

Поведение при термической обработке характеризуется несколькими факторами:

— деформация, то есть изменение формы и размеров инструментов при термической обработке;

— прокаливаемость — способность воспринимать закалку на все сечение инструмента или только на определенную глубину;

— склонность к обезуглероживанию, к уменьшению содержания углерода на поверхности, ведущему к снижению твердости поверхностного слоя.

Механические свойства — определяют способность инструментальных материалов сопротивляться силовым нагрузкам. Основной характеристикой является твердость.

Обрабатываемость — характеризует возможность производительной и качественной обработки инструментальных материалов в холодном состоянии (резание, шлифование) и в горячем (ковка, штамповка, прокатка).

Читать еще:  Применение в строительстве и расход материалов на 1м3 бетона

Стоимость всех инструментальных материалов достаточно высока, это необходимо учитывать при выборе их для конкретного инструмента.

В таблице (рис.3) приведены основные данные о свойствах инструментальных материалов.

Углеродистые инструментальные стали

Стали обыкновенного качества марок У7-У13 и высококачественные марок У7А-У13А содержат 0,7-1,3% углерода. Буква А в маркировке свидетельствует о максимально допустимом содержании вредных примесей — серы и фосфора – до 0,03% сообщающих стали красноломкость и хладноломкость.

Применяются углеродистые инструментальные стали сравнительно редко и только для ручных и ударных инструментов, а также для рабочих элементов (матрицы и пуансоны) штампов для холодной штамповки.

Легированные инструментальные стали

Режущие свойства их выше, чем углеродистых. Основными легирующими элементами служат хром, ванадий, молибден, марганец, кремний и вольфрам. Наибольшее распространение получили следующие марки сталей: 9ХС, ХВГ, X12, X12Ф, X12M, ХГС, ХГСВФ.

Применяются легированные инструментальные стали для ручных и машинных (работающих с небольшими скоростями) инструментов, для накатных инструментов и для рабочих элементов штампов.

Быстрорежущие стали

Эти стали получили широкое распространение в промышленности для изготовления металлорежущих инструментов.

Быстрорежущие стали делятся на две подгруппы:

— нормальной производительности марок Р9, PI2, PI8, Р6М5, Р6М3, которые применяются для инструментов, обрабатывающих обычные конструкционные стали;

— повышенной производительности марок Р9К5, P9K10, Р14Ф4,. Р10Ф5К5, Р9М4К8, Р6М5К5, применяющиеся для инструментов, обрабатывающих стали аустенитного класса (нержавеющие, жаропрочные и т.п.).

Основным легирующим элементом быстрорежущих сталей является вольфрам, помимо него в состав сталей могут входить молибден, ванадий, кобальт.

Быстрорежущие стали характеризуются сложностью термической обработки (ступенчатый нагрев под закалку, высокая температура нагрева при малом допустимом интервале, необходимость защитной атмосферы, многократный отпуск).

Повышения режущих свойств быстрорежущих сталей можно добиться рациональными режимами термической обработки, поверхностным упрочнением (хромирование, цианирование, сульфидирование и др.), снижением карбидной неоднородности, пластическим деформированием.

Все более распространенными методами повышения износостойкости становятся покрытия нитридами титана (TiN). Используются многослойные покрытия.

Перспективным методом является получение быстрорежущих сталей методом порошковой металлургии (марки ЗВ20К20Х4, В16М4К16Х4Н2 с HRС67. 69 и температуростойкостью до 750°С).

Твердые сплавы

Твердые сплавы применяются в виде пластинок разной формы, полученных методами порошковой металлургии спеканием карбидов вольфрама, титана и тантала, с кобальтом или никелем и молибденом.

Существуют четыре группы твердых сплавов:

— вольфрамовые (однокарбидные): ВК2 (98%WC + 2% Со). ВКЗ, ВК4В, ВК6М, ВК8, ВК8В, BKI0 и др.:

— титановольфрамовые (двухкарбидные): T5KI2B (5%TiC + 83%WC + 12% Со), T5KI0, Т14К8, TI5K6, Т30К4 и др.;

— титанотанталовольфрамовые (трехкарбидные): TT7KI2, TT7KI5, TTI0K8B (3%TiC + 7%(ТаС +NеС) + 82%WC + + 8% Со);

— безвольфрамовые на основе карбидов титана со связкой из
никеля и молибдена: МНТ (70%Тi С + 16%Ni + 5% Mo) и
КНТ (74%TiCN + 19%Ni + 7% Mo).

Сплавы первой группы применяются для обработки чугуна, пластмасс, цветных металлов и сплавов. Сплавы второй группы — для обработки стали.

С увеличением содержания кобальта прочность сплавов повышается, а износостойкость уменьшается. По прочности первое место занимают трехкарбидные сплавы, затем идут однокарбидные и двухкарбидные.

Режущие свойства твердых сплавов зависят от зернистости и структуры. Величина зерен карбидов — 0,5-1,0 мкм. Мелкозернистые сплавы ВК6М, особомелкозернистые BKIO-ОM, а также крупнозернистые с особой структурой T5KI2B, ВК4В прочнее, чем обычные сплавы и применяются для обработки труднообрабатываемых материалов и при работе с ударной нагрузкой.

При изготовлении цельного твердосплавного инструмента механическую обработку его резанием ведут перед окончательным спеканием (в таком состоянии он представляет графитообразный материал, называемый пластифицированным твердым сплавом). Определяя размеры заготовки, необходимо учитывать большую усадку твердого сплава (до 35%) при окончательном спекании.

Твердые сплавы являются наиболее перспективным инструментальным материалом почти для всех видов инструментов. При конструировании и использовании инструментов целесообразно стремиться применять твердые сплавы.

Ведущие зарубежные фирмы (Sandvik Coromant) используют международную систему маркировки твёрдых сплавов, связывая её с рекомендациями по обработке конкретных материалов, определёнными видами обработки, формой пластин и оптимальными режимами резания.

Приняты следующие обозначения:

P (синий цвет) – для обработки стали;

M (желтый цвет) – для обработки нержавеющей стали;

K (красный цвет) – для обработки чугуна;

N (зелёный цвет) – для обработки алюминия и цветных металлов;

S (коричневый цвет) – для обработки жаропрочных и титановых сплавов;

H (серый цвет) – для обработки материалов высокой твёрдости.

Наряду с буквой имеются цифровые обозначение: Р01, Р10 … Р50; первое из которых характеризует наибольшую износостойкость, последнее – прочность.

Характерными является сервисное обслуживание фирмой конкретных заказчиков по комплексному обеспечению оптимальных условий обработки резанием.

Минералокерамика

Применяется в виде пластин, основу которых составляет технический глинозем (Al2O3). Достоинства керамики: высокая твердость, теплостойкость и износоустойчивость, дешевизна. Недостаток — хрупкость.

Марки минералокерамических пластин ЦМ332, белая керамика — ВШ, черная керамика В-3 (60% Al2O3 + 40% карбиды тугоплавких металлов). В качестве добавок к керамике используют карбиды титана, вольфрама, молибдена. Такие материалы получили название — керметы.

Алмазы

Алмазные инструменты широко применяются в металлообработке: алмазные резцы для чистовой обработки цветных металлов и сплавов и неметаллических материалов, а также алмазные порошки для абразивных инструментов. Широко применяется алмаз в виде специальных карандашей для правки абразивных шлифовальных кругов.

Алмаз — самый твердый инструментальный материал (в 4-5 раз тверже твердого сплава), однако он хрупок и дорог.

Натуральные (естественные) алмазы применяются для металлообработки редко, наиболее распространены в настоящее время инструменты из синтетического алмаза, полученного из графита в условиях высоких температур и давления (до 2000°С и 30-40 тысяч атмосфер).

Вместо однокристальных алмазов обычно лезвийные инструменты оснащаются поликристаллическими алмазами — спеченный мелкий алмазный порошок в виде блока, (цилиндр диаметром 3-5 мм и длиной 5-8 мм).

Синтетические материалы

Основой их служит синтетический сверхтвердый материал — эльбор, состоящий из кубического нитрида бора (43,6% бора + 56,3% азота), имеющего кубическую решетку.

Эльбор используют в виде порошка для изготовления абразивного инструмента и доводочных паст, а также в виде поликристаллических блоков (цилиндр диаметром 3-5 мм и длиной 5-8 мм) для оснащения лезвийного инструмента (резцы, фрезы и др.).

Марки поликристаллических материалов на основе эльбора:

композит 01, композит 02, композит 05, композит 09, композит 10, исмит 1, исмит 2, исмит 3.

Высокие физико-механические свойства позволяют обрабатывать эльборовыми резцами высокопрочные стали (с HRC 48 . 64), металлокерамику, стеклопластик.

4.8. Перспективы совершенствования и использования инструментаных материалов

Из рассмотренных материалов наиболее распространены в металлообрабатывающей промышленности быстрорежущие стали, твердые сплавы и минералокерамика.

Удельный вес инструментов из этих материалов примерно следующий:

— быстрорежущие стали 66%;

— твердые сплавы 32%;

По объему снимаемого металла соотношение между ними выглядит так:

— твердые сплавы 68%.

— быстрорежущие стали 28%;

Основные тенденции совершенствования быстрорежущих сталей и их использования:

— переход на вольфрамомолибденовые марки;

— повышение содержания углерода;

— совершенствование теории легирования сталей;

— улучшение структуры за счет спецдобавок и порошковой металлургии;

— рациональное использование каждой марки стали для конкретных видов инструмента и условий обработки;

— повышение скорости резания для уменьшения наростообразования и большей пластичности срезаемого слоя особенно при зубофрезеровании.

Твердые сплавы — особо перспективный инструментальный материал, основные направления его совершенствования и повышения эффективности использования;

— создание новых марок твердых сплавов с более высокими прочностными и режущими свойствами за счет обработки композиции и улучшения структуре;

— разработка новых марок безвольфрамовых твердых сплавов;

— разработка специальных марок твердых сплавов для условий прерывистого резания;

— дальнейшее совершенствование методов износостойкого покрытия твердосплавных пластин.

Рациональный выбор инструментального материала при конструировании металлорежущего инструмента позволяет повысить эффективность обработки и производительность труда.

Токарные резцы

Назначение и классификация

Резцы – наиболее распространённые однолезвийные инструменты, предназначенные для обработки деталей с вращательным или поступательным главным движением.

Токарные резцы применяются на токарных, револьверных, карусельных, расточных станках, и токарных автоматах и полуавтоматах. В зависимости от вида станка и выполняемой работы используются различные резцы (рис.4), которые классифицируются по следующим признакам:

— по виду обработки (проходные, упорные, подрезные, расточные, отрезные, фасонные)

— по характеру обработки (черновые, чистовые);

— по установке относительно детали (радиальные, угловые, тангенциальные);

— по направлению подачи (правые, левые)

— по конструкции головки (прямые, отогнутые, изогнутые, оттянутые);

— по сечению корпуса (прямоугольные, квадратные, круглые);

— по конструкции (цельные, составные, сборные);

— по материалу рабочей части (из инструментальной стали, твёрдосплавные, из керамических материалов, алмазные, из сверхтвёрдых синтетических материалов).

Что такое ручные инструменты и как их правильно выбрать

Ручной инструмент – это ручное техническое устройство, которое используется в качестве орудия человека или машины для выполнения тех или иных работ. Обладает рядом полезных характеристик, является эргономичны и функциональным, широко используется во время работ не только строительно-ремонтной сферы, но и бытового предназначения.

Почти каждая домашняя мастерская начинается с коллекции ручных ин­струментов, собранных в течение дол­гих месяцев и даже лет случайно, без всякого плана и мысли об оборудова­нии мастерской. Когда же у вас по­явится такая мысль, первым делом нужно проверить, что у вас уже име­ется, и решить, что нужно приобре­сти дополнительно.

Разновидности ручного инструмента

По виду работ и назначению ручной инструмент можно объединить в следующие группы:

  • Зажимной инструмент – выступает в роли держателя обрабатываемого материала, зажимает его с двух сторон для удобной фиксации (тиски, зажимы, струбцины, и т.д.);
  • Измерительный инструмент, главное предназначение которого – это измерение разнообразных показаний: вес, размеры, дальность, угол и прочее (нивелиры, дальномеры, рулетки, угольники, уровни);
  • Ключи – инструменты для раскрутки/закрутки болтов, гаек, труб и т.д. (гаечные, комбинированные, трубные, разводные ключи);
  • Малярный инструмент – для нанесения и распределениях жидких смесей на поверхности (валики, миксеры, кисти); Отвертки – используются для отвинчивания и завинчивания шурупов и прочих крепежных элементов (плоские, крестовые, реверсивные отвертки);
  • Специализированный инструмент – инструмент узкого предназначения, выполняющий конкретные функции (труборезы, пистолеты для клея/пены, заклёпочники и др.);
  • Столярно-слесарный инструмент – применяется в столярных и слесарных работах (ножи, ножовки, пилы, рубанки, стамески, стусла, топоры, фрезы и т.д.);
  • Ударно-рычажный инструмент – инструменты для придания формы и дробления материалов, забивания, загибания и удаления всевозможных крепежей (молотки, кувалды, ломы, гвоздодёры, кирки, киянки, прочее);
  • Шарнирно-губцевый инструмент – предназначенный для резки и фиксации материалов (щипцы, клещи, плоскогубцы, кусачки, бокорезы, ножницы по металлу);
  • Штукатурный инструмент – для нанесения и распределениях густых пастообразных смесей на поверхности (шпатели, терки, скребки, гладилки, правила).
Читать еще:  Мягкая кровля или металлочерепица сравнение выбор

Как правильно выбрать ручной инструмент

Есть несколько факторов, на которые стоит обращать внимание при выборе ручного инструмента. Ими являются:

  • материал изготовления;
  • качество обработки;
  • рукоятка;
  • соединительные механизмы;
  • защитное покрытие;
  • производитель;
  • ценовая категория;
  • способ хранения.

Лучшим материалом, из которого изготавливается ручной инструмент считается сталь с примесями хрома и ванадия. Материал обладает высокой прочностью и хорошо переносит различные нагрузки. Именно такую надпись необходимо искать в паспорте или на самом ручном инструменте. Сокращенно такая сталь обозначается, как Cr-V. Такая надпись может красоваться на теле гаечного ключа или отвертки. Если речь идет об отвертках, то очень удобными являются те, у которых есть магнитный наконечник. Часто он отличается по цвету от основного жала. Работать с таким инструментом одно удовольствие, т. к. саморезы или шурупы после выкручивания не теряются и не застревают в отверстиях.

В любой мастерской не обойтись без ручных инструментов — они понадобятся вам для большинства работ. Вот самые нуж­ные из них.

Гаечные ключи и гайковерты

Самый распространенный гаечный ключ — 250-миллиметровый разводной с гладким зевом, который захватывает гайки и головки болтов размером до 25 мм. Существуют также гаечные ключи с фиксированным размером зева, которые закру­чивают гайки и головки болтов сбоку, и торцевые гаечные ключи, которые ставятся на них сверху. Вторые подходят для закручивания и откручивания гаек и головок болтов шестигранной формы. Универсальные гаечные ключи сочетают оба типа. Однако гораздо удобнее иметь отдельные комплекты обоих видов ключей, особен­но когда одновременно требуется наличие двух инструментов одного размера. Тор­цевые ключи с храповым механизмом ускоряют затягивание болтов и облегчают работу в труднодоступных местах.

Измерительные приспособления

Незаменимые вещи в мастерской — линейка и рулетка. Некоторые рулетки име­ют прочный корпус для установки запасных лент. Целесообразно также приобрести линейку длиной 1 м, сделанную из твердого дерева. Хорошо, если на концах у нее будут защитные латунные накладки.
Для нанесения разметки на заготовки используют строительные карандаши. Они оставляют чёткие линии на дереве, бетоне, металле и других материалах. Пригодят­ся также перманентные промышленные маркеры и разметочный мел.
Штангенциркуль— универсальный инструмент, предназначенный для высоко­точных измерений наружных и внутренних размеров, а также глубин отверстий. Благодаря его простой конструкции со штангенциркулем легко и удобно работать.
Во время строительства и ремонтных работ необходим уровень — прибор, с по­мощью которого определяется отклонение поверхности от горизонтальной или вер­тикальной плоскости.
Самым распространенным типом уровня является пузырьковый уровень с двумя глазками: вертикальным (90 градусов) и горизонтальным (180 градусов). При более сложных работах используется инструмент стремя глазками: третья колба фикси­ровано измеряет 45 градусов от горизонтальной плоскости или является поворот­ной для измерения любого угла поверхности. Лазерный уровень гораздо дороже пузырькового. Сего помощью можно значительно ускорить процесс измерения плоскостей. Однако для домашней мастерской приобретение такого дорогостояще­го инструмента зачастую не оправдано.

Молотки

Молоток— один из древнейших ин­струментов, используемых человеком. Существует множество его модифика­ций. Молоток с закаленной головкой и круглым бойком предназначен для работы со слесарными зубилами и фа­сонной обработки металла. Молоток с изогнутым раздвоенным концом в виде захвата без усилий вытаскивает гвозди, но для разборки соединённых гвоздями конструкций лучше использовать модель с прямым раздвоенным концом. Молоток с поперечным вспомогательным бойком имеет прямой (тонический боек вместо гвоздодера и используется для направле­ния гвоздя, который удерживается меж­ду пальцами. В уменьшенном варианте такой молоток идеален для крепления панельных шпилек. Для обработки листо­вого металла, а также работ по дереву ис­пользуется деревянный молоток с двумя головками (киянка) и сменными резино­выми и пластмассовыми набойками.

Для более тяжелых работ зубилом по дереву используют обычный дере­вянный молоток с квадратной головкой. Самые лучшие головки для гвоздодеров и молотков с круглым бойком делают из стальных поковок: они бесшовные и хорошо отполированы. Ручки молотков также различны по весу, самые распро­страненные — 450, 570 и 680 граммов.

Напильник и рашпили

Напильник представляет собой многолезвийный инструмент для обработки ме­таллов, дерева, пластмасс. Это металлический стержень из инструментальной ста­ли, на который нанесена насечка, которая может быть различной частоты (брусов­ка, драчевая, личная, бархатная) и характера (простая — для цветных металлов; крестовая — для стали, чугуна и бронзы; фрезерованная — для цветных металлов и дерева; рашпильная — для дерева, кожи, резины).

Существуют маленькие напильники для выполнения тонких работ, покрытые ал­мазным порошком — надфили. Они применяются для обработки закаленной ста­ли, стекла, керамики. Полезным дополнением к напильнику будет деревянная или пластмассовая ручка, которая легко снимается с одного инструмента и надевается на другой. Также пригодится жесткая проволочная щетка для очистки насечки.

Разновидностью напильника является рашпиль— напильник с самой крупной насечкой. Он относится к режущим инструментам, часто его называют «столярным напильником». В отличие от напильника рашпиль имеет насечку в виде отдельно расположенных выступов или зубьев. Рашпили используются для обработки мяг­ких материалов: дерева, гипсокартона, пластика, резины, кожи —там, где обычный напильник быстро забивается стружкой и перестает резать. Годится рашпиль и для работы с мягким металлом и камнем. Рашпилем лучше всего заравнивать и загла­живать торцы, края и отверстия изделий.

Отвертки

Отвертка — это ручной слесарный инструмент, предназначенный для завинчива­ния и отвинчивания крепежных изделий с резьбой (чаще всего винтов и шурупов), на головке которых есть шлиц (паз). Обычно отвёртка представляет собой метал­лический стержень с наконечником и пластмассовой или деревянной рукояткой. В любой коллекции инструментов необходимо иметь не менее четырех отверток с плоскими концами для одношлицевых винтов и двух отверток разного размера с крестообразными концами для винтов с крестовидными шлицами. Лучшая изо­ляция для отверток, применяющихся при электроработах — пластмассовые ручки с резиновым покрытием. Спиральная отвертка с храповым механизмом, который преобразует поступательное движение ручки во вращательное движение отверточного шлица, значительно ускорит работы, требующие установки или удаления большого количества винтов. Оптимальный размер такой отвертки — 50 мм. Вы­пускаются также универсальные отвертки, которые представляют собой рукоять, к которой можно присоединить (с помощью цангового зажима, шестигранного или квадратного шлица) целый набор наконечников (битов) под разные типы и размеры шлицев.

Пилы

Пила— это инструмент со множе­ством резцов для разрезания различных материалов: древесины, металла, пласти­ка, камня и т.д. Обычно пила имеет вид металлической пластины, на рабочей кромке которой расположены зубья. Од­нако существуют пилы, кромка которых выполнена в виде абразивного (напри­мер, алмазного — для резки камня) на­пыления, или в виде набора элементов, как у цепных пил.

По конструкции ручные пилы делят на лучковые (тонкое полотно натянуто между двумя держателями) и ножовки (полотно обладает достаточной прочно­стью и упругостью, чтобы удерживать форму), а также одноручные и двуруч­ные.

Также можно выделить пять основных разновидностей пил:
продольные и поперечные пилы. Используются для резки вдоль и поперек волокна;
обратная ножовка. Применяется в устройствах для обрезки под углом 45 градусов;
лобзиковые и подрезные пилы. Подходят для выпиливания по кривым линиям.

Все пилы должны иметь отполирован­ные лезвия, чтобы трение не мешало распиливанию дерева. Большие лезвия поперечных и продольных пил должны затачиваться на клин, т.е. они должны быть обработаны так, чтобы лезвие у зу­бьев было толще внизу, чем вверху. Все зубья должны находиться на одинаковом расстоянии друг от друга. У больших пил должно быть пять съемных зажимов, кре­пящих ручку к лезвию.

По назначению ручные пилы бывают:
по дереву. Крупные зубья режут дре­весину более производительно, но остав­ляют грубый пропил; средние пилят мед­леннее, но пропил у них более чистый; мелкие режут чисто, но очень медленно;
по металлу. Эту пилу обычно назы­вают ножовкой. Она имеет узкое смен­ное полотно, натянутое между концами П-образной металлической скобы;
по ячеистому бетону. Эта пила име­ет тефлоновое покрытие и твердосплав­ные напайки на каждом втором зубе.

В зависимости от материала, для кото­рого предназначена пила, подбирается оптимальная форма, длина и ширина зу­бьев. Для предотвращения заклинивания зубья пилы разводят в разные стороны через один (реже применяется «трой­ная разводка»), что расширяет распил. С этой же целью зубьям придают форму трапеции или расклепывают.

Рубанки

Рубанок — ручной деревообраба­тывающий инструмент для строгания. С помощью рубанка придают нужную шероховатость поверхностям деревян­ных деталей, делают их плоскими и пря­молинейными. Также рубанки исполь­зуют для уменьшения размеров деталей и создания в них протяженных выемок различной формы. При каждом про­хождении по поверхности этот инстру­мент срезает слой материала толщиной, определяемой величиной выдвижения резца, а также углом его наклона.

Наиболее необходимые в домашней мастерской рубанки — это торцевой рубанок для обрезки кромок древесины и фуганок для продольного строгания. Эти инструменты имеют ножи из высо­кокачественной стали и регулирующие механизмы, которые регулируют вели­чину снимаемого слоя дерева. Также можно дополнить набор инструментов шерхебелем для правки кромок длин­ных досок; зензубелем для вырезания пазов; столярным скобелем для выре­зания и выглаживания криволинейных поверхностей.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector