Os principais requisitos para materiais de ferramentas são dureza, resistência ao desgaste, calor, etc. O cumprimento desses critérios permite o corte. Para penetrar nas camadas superficiais do produto a ser processado, as lâminas para cortar a peça de trabalho devem ser feitas de ligas fortes. A dureza pode ser natural ou adquirida.
Por exemplo, aços para ferramentas fabricados na fábrica são fáceis de cortar. Após o processamento mecânico e térmico, bem como a retificação e afiação, seu nível de resistência e dureza aumenta.
Como a dureza é determinada?
Característica pode ser definida de diferentes maneiras. Os aços ferramenta têm dureza Rockwell, dureza tem uma designação numérica, assim como a letra HR com uma escala de A, B ou C (por exemplo, HRC). A escolha do material da ferramenta depende do tipo de metal que está sendo processado.
O desempenho mais estável e as lâminas de baixo desgaste quetratados termicamente, podem ser alcançados com um HRC de 63 ou 64. Em um valor mais baixo, as propriedades dos materiais da ferramenta não são tão altas e, em alta dureza, começam a desmoronar devido à fragilidade.
Metais com dureza HRC 30-35 são perfeitamente usinados com ferramentas de ferro tratadas termicamente com HRC 63-64. Assim, a proporção dos indicadores de dureza é 1:2.
Para processar metais com HRC 45-55, devem ser utilizadas ferramentas, que são baseadas em ligas duras. Seu índice é HRA 87-93. Materiais sintéticos podem ser usados em aços endurecidos.
Resistência dos materiais da ferramenta
Durante o processo de corte, uma força de 10 kN ou mais é aplicada à peça de trabalho. Provoca alta tensão, o que pode levar à destruição da ferramenta. Para evitar isso, os materiais de corte devem ter um alto fator de segurança.
A melhor combinação de características de resistência são os aços ferramenta. A parte de trabalho feita deles suporta perfeitamente cargas pesadas e pode funcionar em compressão, torção, flexão e alongamento.
Efeito da temperatura crítica de aquecimento nas lâminas da ferramenta
Quando o calor é liberado ao cortar metais, suas lâminas estão sujeitas a aquecimento, em maior medida - superfícies. Quando a temperatura está abaixo da marca crítica (para cada material tem a sua)estrutura e dureza não mudam. Se a temperatura de aquecimento for superior à norma permitida, o nível de dureza cai. A temperatura crítica é chamada de dureza vermelha.
O que significa o termo "dureza vermelha"?
Dureza vermelha é a propriedade de um metal brilhar em vermelho escuro quando aquecido a uma temperatura de 600 °C. O termo implica que o metal retém sua dureza e resistência ao desgaste. Em sua essência, é a capacidade de suportar altas temperaturas. Para diferentes materiais existe um limite, de 220 a 1800°C.
Como aumentar o desempenho da ferramenta de corte?
Os materiais da ferramenta de corte são caracterizados por maior funcionalidade, aumentando a resistência à temperatura e melhorando a remoção do calor gerado na lâmina durante o corte. O calor aumenta a temperatura.
Quanto mais calor é removido da lâmina profundamente no dispositivo, menor a temperatura em sua superfície de contato. O nível de condutividade térmica depende da composição e do aquecimento.
Por exemplo, o teor de elementos como tungstênio e vanádio no aço causa uma diminuição em sua condutividade térmica, e uma mistura de titânio, cob alto e molibdênio faz com que ela aumente.
O que determina o coeficiente de atrito de deslizamento?
O coeficiente de atrito de deslizamento depende da composição e propriedades físicas dos pares de materiais em contato, bem como do valor de tensão nas superfícies,sujeito a atrito e deslizamento. O coeficiente afeta a resistência ao desgaste do material.
A interação da ferramenta com o material que foi processado prossegue com contato em movimento constante.
Como os materiais instrumentais se comportam neste caso? Tipos deles se desgastam igualmente.
Eles são caracterizados por:
- a capacidade de apagar o metal com o qual entra em contato;
- capacidade de mostrar resistência ao desgaste, ou seja, resistir à abrasão de outro material.
O desgaste da lâmina acontece o tempo todo. Como resultado disso, os dispositivos perdem suas propriedades e a forma de sua superfície de trabalho também muda.
A resistência ao desgaste pode variar dependendo das condições de corte.
Em quais grupos os aços ferramenta são divididos?
Material instrumental principal pode ser dividido nas seguintes categorias:
- cermet (ligas duras);
- cermets ou cerâmicas minerais;
- nitreto de boro baseado em material sintético;
- diamantes sintéticos;
- Aços-ferramenta à base de carbono.
ferro ferramenta pode ser carbono, liga e alta velocidade.
Aços-ferramenta à base de carbono
Materiais carbonáceos começaram a ser usados para fazer ferramentas. Sua velocidade de corte é lenta.
Como os aços ferramenta são marcados? Os materiais são designados por uma letra (por exemplo, "U" significa carbono), bem como um número (indicadores de décimos de porcentagem de teor de carbono). A presença da letra "A" no final da marcação indica a alta qualidade do aço (o teor de substâncias como enxofre e fósforo não excede 0,03%).
Material de carbono tem uma dureza de 62-65 HRC e resistência a baixas temperaturas.
U9 e U10A de materiais de ferramentas são usados na fabricação de serras, e as séries U11, U11A e U12 são projetadas para torneiras manuais e outras ferramentas.
O nível de resistência à temperatura dos aços da série U10A, U13A é de 220 °C, portanto, recomenda-se o uso de ferramentas feitas desses materiais a uma velocidade de corte de 8-10 m/min.
Ferro ligado
O material da ferramenta de liga pode ser cromo, cromo-silício, tungstênio e cromo-tungstênio, com uma mistura de manganês. Essas séries são indicadas por números e também possuem marcações de letras. A primeira figura à esquerda indica o coeficiente de teor de carbono em décimos se o teor do elemento for inferior a 1%. Os números à direita representam o teor médio de liga como porcentagem.
A classe de material da ferramenta X é adequada para fazer machos e matrizes. O aço B1 é adequado para fazer pequenas brocas, machos e alargadores.
O nível de resistência à temperatura das substâncias ligadas é de 350-400 °C, então a velocidade de corte é uma vez e meia mais rápida do que paraliga de carbono.
Para que são usados os aços de alta liga?
Vários materiais de ferramentas de corte rápido são usados na fabricação de brocas, escareadores e machos. Eles são rotulados com letras e números. Constituintes importantes dos materiais são tungstênio, molibdênio, cromo e vanádio.
HSS são divididos em duas categorias: desempenho normal e alto.
Aços de desempenho normal
A categoria de ferro com um nível de desempenho normal inclui os graus R18, R9, R9F5 e ligas de tungstênio com uma mistura de molibdênio da série R6MZ, R6M5, que mantêm uma dureza de pelo menos HRC 58 a 620 ° C. Adequado para aços carbono e baixa liga, ferro fundido cinzento e ligas não ferrosas.
Aços de alto desempenho
Esta categoria inclui as classes R18F2, R14F4, R6M5K5, R9M4K8, R9K5, R9K10, R10K5F5, R18K5F2. Eles são capazes de manter o HRC 64 em temperaturas de 630 a 640 °C. Esta categoria inclui materiais de ferramentas superduros. Ele é projetado para ferro e ligas difíceis de usinar, bem como titânio.
Metais Duros
Esses materiais são:
- cermet;
- cerâmica mineral.
A forma das placas depende das propriedades da mecânica. Essas ferramentas operam em alta velocidade de corte em comparação com material de alta velocidade.
Metalcerâmica
Carbetos de Cermet são:
- tungstênio;
- tungstênio titânio;
- tungstênio com a inclusão de titânio e tântalo.
A série VK inclui tungstênio e titânio. Ferramentas baseadas nesses componentes têm maior resistência ao desgaste, mas seu nível de resistência ao impacto é baixo. Dispositivos nesta base são usados para processar ferro fundido.
A liga de tungstênio-titânio-cob alto é aplicável a todos os tipos de ferro.
A síntese de tungstênio, titânio, tântalo e cob alto é usada em casos especiais quando outros materiais são ineficazes.
As classes de metal duro são caracterizadas por um alto nível de resistência à temperatura. Materiais feitos de tungstênio podem manter suas propriedades com HRC 83-90 e tungstênio com titânio - com HRC 87-92 a uma temperatura de 800 a 950 ° C, o que possibilita operar em altas velocidades de corte (de 500 m/min até 2700 m/min ao usinar alumínio).
Para usinagem de peças resistentes à ferrugem e altas temperaturas, são utilizadas ferramentas da série de ligas de grão fino OM. A classe VK6-OM é adequada para acabamento, enquanto VK10-OM e VK15-OM são adequadas para semi-acabamento e desbaste.
Ainda mais eficiente ao trabalhar com peças "difíceis" são os materiais de ferramentas superduros das séries BK10-XOM e BK15-XOM. Eles substituem o carboneto de tântalo por carboneto de cromo, tornando-os mais duráveis mesmo quando submetidos a altas temperaturas.
Para aumentar o nível de resistência da placa sólida, eles recorrem ao revestimento com uma película protetora. São utilizados carboneto de titânio, nitreto e carbonita, que são aplicados em uma camada muito fina. A espessura é de 5 a 10 mícrons. Como resultado, uma camada de carboneto de titânio de grão fino é formada. Essas pastilhas têm três vezes a vida útil das pastilhas sem cobertura, aumentando a velocidade de corte em 30%.
Em alguns casos, são utilizados materiais cermet, que são obtidos a partir de óxido de alumínio com adição de tungstênio, titânio, tântalo e cob alto.
Cerâmica mineral
As cerâmicas minerais TsM-332 são utilizadas para ferramentas de corte. Possui resistência a altas temperaturas. O índice de dureza HRC é de 89 a 95 a 1200 °C. Além disso, o material é caracterizado pela resistência ao desgaste, o que permite o processamento de aço, ferro fundido e ligas não ferrosas em altas velocidades de corte.
Para fazer ferramentas de corte, também é usado o cermet da série B. É baseado em óxido e metal duro. A introdução de carboneto metálico, assim como molibdênio e cromo na composição de cerâmicas minerais, ajuda a otimizar as propriedades físicas e mecânicas do cermet e elimina sua fragilidade. A velocidade de corte é aumentada. O semi-acabamento e o acabamento com uma ferramenta à base de cermet são adequados para ferro dúctil cinzento, aço difícil de usinar e vários metais não ferrosos. O processo é realizado a uma velocidade de 435-1000 m/min. As cerâmicas de corte são resistentes à temperatura. Sua dureza é HRC90-95 em 950-1100 °С.
Para o processamento de ferro endurecido, ferro fundido durável, bem como fibra de vidro, é usada uma ferramenta cuja parte de corte é feita de substâncias sólidas contendo nitreto de boro e diamantes. O índice de dureza do elbor (nitreto de boro) é aproximadamente o mesmo do diamante. Sua resistência à temperatura é o dobro do último. Elbor se distingue por sua inércia aos materiais de ferro. O limite de resistência de seus policristais na compressão é de 4-5 GPa (400-500 kgf/mm2), e na flexão - 0,7 GPa (70 kgf/mm 2). A resistência à temperatura é de até 1350-1450 °C.
Também merecem destaque as bolas de diamante de base sintética da série ASB e o carbonado da série ASPK. A atividade química deste último em relação a materiais contendo carbono é maior. É por isso que é usado para afiar peças feitas de metais não ferrosos, ligas com alto teor de silício, materiais duros VK10, VK30, bem como superfícies não metálicas.
A vida útil das fresas carbonadas é 20-50 vezes maior do que as ligas duras.
Quais ligas são usadas na indústria?
Materiais instrumentais são lançados em todo o mundo. Os tipos usados na Rússia, nos EUA e na Europa, em sua maioria, não contêm tungstênio. Pertencem às séries KNT016 e TN020. Esses modelos se tornaram um substituto para as marcas T15K6, T14K8 e VK8. Eles são usados para processar aços para estruturas, aço inoxidável e materiais de ferramentas.
Novos requisitos para materiais de ferramentas devido à escassez de tungstênio ecob alto. É justamente com esse fator que métodos alternativos para obtenção de novas ligas duras que não contenham tungstênio estão sendo constantemente desenvolvidos nos EUA, países europeus e Rússia.
Por exemplo, os materiais para ferramentas das séries Titan 50, 60, 80, 100 fabricados pela empresa americana Adamas Carbide Co contêm metal duro, titânio e molibdênio. Aumentar o número indica o grau de resistência do material. A característica dos materiais das ferramentas desta versão implica um alto nível de resistência. Por exemplo, a série Titan100 tem uma resistência de 1000 MPa. Ela é uma concorrente da cerâmica.
