ინსტრუმენტების მასალების ძირითადი მოთხოვნებია სიხისტე, ცვეთა წინააღმდეგობა, სიცხე და ა.შ. ამ კრიტერიუმების დაცვა იძლევა ჭრის საშუალებას. დამუშავებული პროდუქტის ზედაპირულ ფენებში შესაღწევად სამუშაო ნაწილის ჭრის პირები უნდა იყოს დამზადებული ძლიერი შენადნობებისგან. სიმტკიცე შეიძლება იყოს ბუნებრივი ან შეძენილი.
მაგალითად, ქარხნულად დამზადებული ხელსაწყოების ფოლადები ადვილად იჭრება. მექანიკური და თერმული დამუშავების, ასევე დაფქვისა და სიმკვეთრის შემდეგ იზრდება მათი სიმტკიცე და სიმტკიცე.
როგორ განისაზღვრება სიხისტე?
მახასიათებელი შეიძლება განისაზღვროს სხვადასხვა გზით. ხელსაწყოების ფოლადებს აქვთ როკველის სიმტკიცე, სიმტკიცეს აქვს რიცხვითი აღნიშვნა, ასევე ასო HR A, B ან C მასშტაბით (მაგალითად, HRC). ხელსაწყოს მასალის არჩევანი დამოკიდებულია დამუშავებული ლითონის ტიპზე.
ყველაზე სტაბილური შესრულება და დაბალი აცვიათ პირები, რომთერმულად დამუშავებული, შეიძლება მიღწეული იყოს 63 ან 64 HRC-ით. უფრო დაბალი მნიშვნელობით, ხელსაწყოს მასალების თვისებები არც თუ ისე მაღალია და მაღალი სიხისტის დროს ისინი იწყებენ მსხვრევას მტვრევადობის გამო.
HRC 30-35 სიხისტის ლითონები სრულყოფილად არის დამუშავებული რკინის ხელსაწყოებით, რომლებიც თერმულად დამუშავდა HRC 63-64-ით. ამრიგად, სიხისტის მაჩვენებლების თანაფარდობა არის 1:2.
ლითონების HRC 45-55-ით დასამუშავებლად გამოყენებული უნდა იყოს ხელსაწყოები, რომლებიც დაფუძნებულია მყარ შენადნობებზე. მათი ინდექსია HRA 87-93. სინთეტიკაზე დაფუძნებული მასალების გამოყენება შესაძლებელია გამაგრებულ ფოლადებზე.
იარაღების მასალების სიმტკიცე
მოჭრის პროცესში 10 კნ ან მეტი ძალა მოქმედებს სამუშაო ნაწილზე. ეს იწვევს მაღალი ძაბვის პროვოცირებას, რამაც შეიძლება გამოიწვიოს ხელსაწყოს განადგურება. ამის თავიდან ასაცილებლად, საჭრელ მასალებს უნდა ჰქონდეს უსაფრთხოების მაღალი ფაქტორი.
სიძლიერის მახასიათებლების საუკეთესო კომბინაციას აქვს ხელსაწყოების ფოლადები. მათგან დამზადებული სამუშაო ნაწილი შესანიშნავად უძლებს მძიმე დატვირთვას და შეუძლია ფუნქციონირება შეკუმშვის, მოხვევის, მოხრისა და დაჭიმვის დროს.
გახურების კრიტიკული ტემპერატურის ეფექტი ხელსაწყოს პირებზე
მეტალების ჭრისას სითბოს გამოყოფისას, მათი პირები ექვემდებარება გათბობას, უფრო მეტად - ზედაპირებს. როდესაც ტემპერატურა კრიტიკულ ნიშნულზე დაბალია (თითოეული მასალისთვის მას აქვს საკუთარი)სტრუქტურა და სიმტკიცე არ იცვლება. თუ გათბობის ტემპერატურა დასაშვებ ნორმაზე მაღალი ხდება, მაშინ სიხისტის დონე ეცემა. კრიტიკულ ტემპერატურას ეწოდება წითელი სიმტკიცე.
რას ნიშნავს ტერმინი "წითელი სიმტკიცე"?
წითელი სიხისტე არის ლითონის თვისება, რომ ანათებს მუქ წითლად 600 °C ტემპერატურამდე გაცხელებისას. ტერმინი გულისხმობს, რომ ლითონი ინარჩუნებს სიმტკიცეს და აცვიათ წინააღმდეგობას. მისი ძირითადი ნაწილია მაღალი ტემპერატურის გამძლეობის უნარი. სხვადასხვა მასალისთვის არის ლიმიტი, 220-დან 1800 ° C-მდე.
როგორ შეიძლება გაიზარდოს საჭრელი ხელსაწყოს მუშაობის ხარისხი?
საჭრელი ხელსაწყოს ხელსაწყოების მასალებს ახასიათებს გაზრდილი ფუნქციონირება, ტემპერატურის წინააღმდეგობის გაზრდით და ჭრის დროს დანაზე წარმოქმნილი სითბოს გაუმჯობესებით. სიცხე ამაღლებს ტემპერატურას.
რაც მეტი სითბო მოიხსნება დანადან მოწყობილობაში, მით უფრო დაბალია ტემპერატურა მის საკონტაქტო ზედაპირზე. თბოგამტარობის დონე დამოკიდებულია შემადგენლობასა და გათბობაზე.
მაგალითად, ფოლადში ისეთი ელემენტების შემცველობა, როგორიცაა ვოლფრამი და ვანადიუმი, იწვევს მისი თბოგამტარობის დაქვეითებას, ხოლო ტიტანის, კობალტის და მოლიბდენის შერევა იწვევს მის ზრდას.
რა განსაზღვრავს მოცურების ხახუნის კოეფიციენტს?
მოცურების ხახუნის კოეფიციენტი დამოკიდებულია შემაერთებელი წყვილი მასალების შემადგენლობასა და ფიზიკურ თვისებებზე, აგრეთვე ზედაპირებზე დაძაბულობის მნიშვნელობაზე,ექვემდებარება ხახუნს და სრიალს. კოეფიციენტი გავლენას ახდენს მასალის აცვიათ წინააღმდეგობაზე.
საშუალების ურთიერთქმედება დამუშავებულ მასალასთან მიმდინარეობს მუდმივი მოძრავი კონტაქტით.
როგორ იქცევა ინსტრუმენტული მასალები ამ შემთხვევაში? მათი ტიპები თანაბრად ცვდებიან.
მათ ახასიათებთ:
- მეტალის წაშლის უნარი, რომელთანაც კონტაქტშია;
- უნარი გამოიჩინოს წინააღმდეგობა ცვეთაზე, ანუ გაუძლოს სხვა მასალის ცვეთას.
პირების ტარება ყოველთვის ხდება. ამის შედეგად მოწყობილობები კარგავენ თვისებებს და იცვლება სამუშაო ზედაპირის ფორმაც.
აცვიათ წინააღმდეგობა შეიძლება განსხვავდებოდეს ჭრის პირობების მიხედვით.
რა ჯგუფებად იყოფა ხელსაწყოების ფოლადები?
მთავარი ინსტრუმენტული მასალები შეიძლება დაიყოს შემდეგ კატეგორიებად:
- კერმეტი (მყარი შენადნობები);
- კერმეტები, ან მინერალური კერამიკა;
- ბორის ნიტრიდი სინთეზური მასალის საფუძველზე;
- სინთეზური ბრილიანტი;
- ნახშირბადზე დაფუძნებული ხელსაწყოების ფოლადები.
იარაღების რკინა შეიძლება იყოს ნახშირბადი, შენადნობი და მაღალი სიჩქარით.
ნახშირბადზე დაფუძნებული ხელსაწყოების ფოლადები
იარაღების დასამზადებლად დაიწყეს ნახშირბადოვანი მასალების გამოყენება. მათი ჭრის სიჩქარე ნელია.
როგორ აღინიშნება ხელსაწყოების ფოლადები? მასალები აღინიშნება ასოთი (მაგალითად, "U" ნიშნავს ნახშირბადს), ასევე რიცხვით (ნახშირბადის შემცველობის პროცენტის მეათედი ინდიკატორები). მარკირების ბოლოს ასო „A“-ს არსებობა მიუთითებს ფოლადის მაღალ ხარისხზე (ისეთი ნივთიერებების შემცველობა, როგორიცაა გოგირდი და ფოსფორი არ აღემატება 0,03%)..
ნახშირბადის მასალას აქვს სიმტკიცე 62-65 HRC და დაბალი ტემპერატურის წინააღმდეგობა.
U9 და U10A კლასის ხელსაწყოების მასალები გამოიყენება ხერხების წარმოებაში, ხოლო U11, U11A და U12 სერიები განკუთვნილია ხელის ონკანებისა და სხვა ხელსაწყოებისთვის.
U10A, U13A სერიის ფოლადების ტემპერატურის წინააღმდეგობის დონე არის 220 °C, ამიტომ რეკომენდებულია ასეთი მასალებისგან დამზადებული ხელსაწყოების გამოყენება ჭრის სიჩქარით 8-10 მ/წთ.
ლეგირებული რკინა
შენადნობი ხელსაწყოს მასალა შეიძლება იყოს ქრომი, ქრომ-სილიციუმი, ვოლფრამი და ქრომ-ვოლფრამი, მანგანუმის შერევით. ასეთი სერიები მითითებულია ციფრებით და მათ ასევე აქვთ ასოების ნიშნები. პირველი მარცხენა ფიგურა მიუთითებს ნახშირბადის შემცველობის კოეფიციენტს მეათედებში, თუ ელემენტის შემცველობა 1%-ზე ნაკლებია. ციფრები მარჯვნივ წარმოადგენს შენადნობის საშუალო შემცველობას პროცენტულად.
იარაღების მასალა X კლასის შესაფერისია ონკანებისა და ჩიპების დასამზადებლად. B1 ფოლადი ვარგისია მცირე ბურღების, ონკანებისა და ღეროების დასამზადებლად.
შენადნობი ნივთიერებების ტემპერატურის წინააღმდეგობის დონეა 350-400 °C, ამიტომ ჭრის სიჩქარე ერთნახევარჯერ უფრო სწრაფია, ვიდრენახშირბადის შენადნობი.
რისთვის გამოიყენება მაღალი შენადნობის ფოლადები?
სხვადასხვა სწრაფი ჭრის ხელსაწყოების მასალა გამოიყენება ბურღების, კონტრნიჟარების და ონკანების წარმოებაში. მათ აწერიათ როგორც ასოებით, ასევე ციფრებით. მასალების მნიშვნელოვანი შემადგენელი კომპონენტებია ვოლფრამი, მოლიბდენი, ქრომი და ვანადიუმი.
HSS იყოფა ორ კატეგორიად: ნორმალური და მაღალი ხარისხის.
ნორმალური მუშაობის ფოლადები
ნორმალური შესრულების დონის მქონე რკინის კატეგორიაში შედის R18, R9, R9F5 კლასები და ვოლფრამის შენადნობები მოლიბდენის შერევით R6MZ, R6M5 სერიის, რომლებიც ინარჩუნებენ სიმტკიცეს მინიმუმ HRC 58 620 ° C ტემპერატურაზე.. ვარგისია ნახშირბადის და დაბალი შენადნობის ფოლადებისთვის, ნაცრისფერი თუჯის და ფერადი შენადნობებისთვის.
მაღალი წარმადობის ფოლადები
ეს კატეგორია მოიცავს კლასებს R18F2, R14F4, R6M5K5, R9M4K8, R9K5, R9K10, R10K5F5, R18K5F2. მათ შეუძლიათ შეინარჩუნონ HRC 64 ტემპერატურაზე 630-დან 640 °C-მდე. ამ კატეგორიაში შედის სუპერ მყარი ხელსაწყოების მასალები. იგი განკუთვნილია რკინისა და შენადნობებისთვის, რომლებიც რთულად დასამუშავებელია, ასევე ტიტანისთვის.
მყარი ლითონები
ასეთი მასალებია:
- კერმეტი;
- მინერალური კერამიკა.
ფირფიტების ფორმა დამოკიდებულია მექანიკის თვისებებზე. ეს ხელსაწყოები მუშაობენ მაღალი ჭრის სიჩქარით მაღალსიჩქარიან მასალასთან შედარებით.
მეტალის კერამიკა
კერმეტის კარბიდებია:
- ვოლფრამი;
- ვოლფრამი ტიტანი;
- ვოლფრამი ტიტანისა და ტანტალის ჩართვით.
VK სერია მოიცავს ვოლფრამისა და ტიტანს. ამ კომპონენტებზე დაფუძნებულ ინსტრუმენტებს აქვთ გაზრდილი აცვიათ წინააღმდეგობა, მაგრამ მათი ზემოქმედების წინააღმდეგობის დონე დაბალია. ამ საფუძველზე მოწყობილობები გამოიყენება თუჯის დასამუშავებლად.
ვოლფრამი-ტიტანი-კობალტის შენადნობი გამოიყენება ყველა სახის რკინაზე.
ვოლფრამის, ტიტანის, ტანტალის და კობალტის სინთეზი გამოიყენება განსაკუთრებულ შემთხვევებში, როდესაც სხვა მასალები არაეფექტურია.
კარბიდის კლასები ხასიათდება ტემპერატურის წინააღმდეგობის მაღალი დონით. ვოლფრამისაგან დამზადებულ მასალებს შეუძლიათ შეინარჩუნონ თავიანთი თვისებები HRC 83-90-ით, ხოლო ვოლფრამი ტიტანით - HRC 87-92-ით 800-დან 950 ° C ტემპერატურამდე, რაც შესაძლებელს ხდის მუშაობას მაღალი ჭრის სიჩქარით (500 მ/წთ-დან). 2700 მ/წთ-მდე ალუმინის დამუშავებისას).
ნაწილების დასამუშავებლად, რომლებიც მდგრადია ჟანგისა და მაღალი ტემპერატურის მიმართ, გამოიყენება OM წვრილმარცვლოვანი შენადნობის სერიის ხელსაწყოები. კლასის VK6-OM შესაფერისია მოსაპირკეთებლად, ხოლო VK10-OM და VK15-OM შესაფერისია ნახევრად დამუშავებისა და უხეშობისთვის.
"რთულ" ნაწილებთან მუშაობისას კიდევ უფრო ეფექტურია BK10-XOM და BK15-XOM სერიების სუპერმტკიცე ხელსაწყოების მასალები. ისინი ცვლის ტანტალის კარბიდს ქრომის კარბიდით, რაც მათ უფრო გამძლეს ხდის მაღალ ტემპერატურაზეც კი.
მყარი ფირფიტის სიმტკიცის დონის ასამაღლებლად მიმართავენ მის დაფარვას დამცავი ფირით. გამოიყენება ტიტანის კარბიდი, ნიტრიდი და კარბონიტი, რომლებიც გამოიყენება ძალიან თხელ ფენად. სისქე 5-დან 10 მიკრონიმდეა. შედეგად წარმოიქმნება წვრილმარცვლოვანი ტიტანის კარბიდის ფენა. ამ ჩანართებს აქვს სამჯერ მეტი შრომა, ვიდრე დაუფარავი ჩანართები, რაც ზრდის ჭრის სიჩქარეს 30%-ით.
ზოგიერთ შემთხვევაში გამოიყენება კერმეტი მასალები, რომლებიც მიიღება ალუმინის ოქსიდიდან ვოლფრამის, ტიტანის, ტანტალისა და კობალტის დამატებით.
მინერალური კერამიკა
მინერალური კერამიკა TsM-332 გამოიყენება საჭრელი იარაღებისთვის. მას აქვს მაღალი ტემპერატურის წინააღმდეგობა. სიხისტის ინდექსი HRC არის 89-დან 95-მდე 1200 °C-ზე. ასევე, მასალას ახასიათებს აცვიათ წინააღმდეგობა, რაც იძლევა ფოლადის, თუჯის და ფერადი შენადნობების დამუშავების საშუალებას ჭრის მაღალი სიჩქარით.
საჭრელი ხელსაწყოების დასამზადებლად ასევე გამოიყენება B სერიის ცერმეტი, რომელიც დაფუძნებულია ოქსიდსა და კარბიდზე. ლითონის კარბიდის, ისევე როგორც მოლიბდენის და ქრომის შეყვანა მინერალური კერამიკის შემადგენლობაში, ხელს უწყობს კერმეტის ფიზიკური და მექანიკური თვისებების ოპტიმიზაციას და გამორიცხავს მის მტვრევადობას. ჭრის სიჩქარე გაიზარდა. ნახევრად დამუშავება და დასრულება კერმეტზე დაფუძნებული ხელსაწყოთი შესაფერისია ნაცრისფერი დრეკადი რკინის, ძნელად დასამუშავებელი ფოლადისა და მრავალი ფერადი ლითონისთვის. პროცესი ტარდება 435-1000 მ/წთ სიჩქარით. საჭრელი კერამიკა ტემპერატურის მდგრადია. მისი სიმტკიცე არის HRC90-95 950-1100 °С.
გამაგრებული რკინის, გამძლე თუჯის, ასევე მინაბოჭკოვანი მასალის დასამუშავებლად გამოიყენება ხელსაწყო, რომლის საჭრელი ნაწილი მზადდება ბორის ნიტრიდის და ალმასის შემცველი მყარი ნივთიერებებისგან. ელბორის (ბორის ნიტრიდი) სიხისტის ინდექსი დაახლოებით იგივეა, რაც ალმასის. მისი წინააღმდეგობა ტემპერატურაზე ორჯერ აღემატება ამ უკანასკნელს. ელბორი გამოირჩევა რკინის მასალების მიმართ ინერტულობით. მისი პოლიკრისტალების სიმტკიცის ზღვარი შეკუმშვისას არის 4-5 გპა (400-500 კგფ/მმ2), ხოლო მოსახვევში - 0,7 გპა (70 კგფ/მმ 2).). ტემპერატურის წინააღმდეგობა 1350-1450 °C-მდეა.
ასევე აღსანიშნავია ASB სერიის სინთეტიკაზე დაფუძნებული ალმასის ბალაები და ASPK სერიის კარბონადო. ამ უკანასკნელის ქიმიური აქტივობა ნახშირბადის შემცველი მასალების მიმართ უფრო მაღალია. სწორედ ამიტომ გამოიყენება ფერადი ლითონებისგან დამზადებული ნაწილების, სილიციუმის მაღალი შემცველობის შენადნობების, მყარი მასალების VK10, VK30, ასევე არალითონური ზედაპირების სიმკვეთრისას.
კარბონადის საჭრელის ხელსაწყოს სიცოცხლე 20-50-ჯერ აღემატება მძიმე შენადნობებს.
რომელი შენადნობები გამოიყენება ინდუსტრიაში?
ინსტრუმენტული მასალები გამოდის მთელ მსოფლიოში. რუსეთში, აშშ-სა და ევროპაში გამოყენებული სახეობები, უმეტესწილად, არ შეიცავს ვოლფრამს. ისინი მიეკუთვნებიან KNT016 და TN020 სერიებს. ეს მოდელები გახდა T15K6, T14K8 და VK8 ბრენდების შემცვლელი. ისინი გამოიყენება ფოლადების დასამუშავებლად კონსტრუქციებისთვის, უჟანგავი ფოლადისა და ხელსაწყოების მასალებისთვის.
ახალი მოთხოვნები ხელსაწყოების მასალებზე ვოლფრამის დეფიციტის გამო დაკობალტი. სწორედ ამ ფაქტორით მუდმივად მუშავდება აშშ-ში, ევროპის ქვეყნებში და რუსეთში ახალი მყარი შენადნობების მიღების ალტერნატიული მეთოდები, რომლებიც არ შეიცავს ვოლფრამს..
მაგალითად, ამერიკული კომპანია Adamas Carbide Co-ს მიერ წარმოებული Titan 50, 60, 80, 100 სერიის ხელსაწყოების მასალები შეიცავს კარბიდს, ტიტანს და მოლიბდენს. რაოდენობის გაზრდა მიუთითებს მასალის სიმტკიცის ხარისხზე. ამ გამოშვების ხელსაწყოს მასალების მახასიათებელი გულისხმობს სიძლიერის მაღალ დონეს. მაგალითად, Titan100 სერიას აქვს 1000 მპა სიძლიერე. ის კერამიკის კონკურენტია.
