Износостойкость инструмента

Твердые сплавы группы ВК. используют для обработки детален из хрупких металлов, пластмасс, неметаллических материалов, а сплавы группы ТВК — для обработки деталей из пластических и вязких металлов и сплавов. Мелкозернистые твердые сплавы (ВК6М и др.) применяют для обработки деталей из труднообрабатываемых коррозионно-стойких и жаропрочных сталей и сплавов, твердых чугунов, бронз, закаленных сталей, сплавов легких металлов, сплавов титана, фарфора, керамики, стекла, ферритов. Трех-карбидные сплавы ТТК отличаются от сплавов групп ВК, ТВК повышенной износостойкостью, прочностью и вязкостью, их применяют для обработки труднообрабатываемых сталей яустснитного класса.

Выео'коугл'вродметая сталь У10А известна как инструментальная. Стали для режущих инструментов должны обладать высокой твердостью, износостойкостью, прочностью при некоторой .вязкости. Эту сталь, вероятно, п;ри определенных условиях можно использовать для некоторых деталей режущих органов землеройных машин, т. е. для деталей, (Контактирующих с абразивом. В данной работе сталь УЮА исследовалась на изнашивание при отрицательных температурах и как сталь, достаточно изученная при нормальных и высоких температурах.

Ситаллы или стеклокристаллические материалы в последнее время все шире применяются в качестве наполнителей для термопластмасс. Ситаллы получают из термостойкого стекла при полной или частичной его кристаллизации; они имеют поликристаллическую структуру с размером частиц, не превышающим 2 мкм. Ситаллы обладают высокой химической стойкостью к действию концентрированных кислот (кроме HF), частично щелочей, высокими диэлектрическими характеристиками, термостойкостью. Наполненные ситаллами фторопласты обладают повышенной износостойкостью, прочностью при сжатии, тверд-достью.

Штамповые стали этой группы должны обладать высокими твердостью, износостойкостью, прочностью и сопротивлением пластической деформации при удовлетворительной вязкости. Кроме того, в связи с тем, что при деформировании, выполняемом с большой скоростью, происходит существенный нагрев штампа, этим сталям должна быть присуща повышенная теплостойкость.

Имеет больший наружный диаметр, отличается более высокими к. п. д., износостойкостью, прочностью. Крестовина выполняется цельной, а сборка обеспечивается введением крестовины в отверстия вилок в перекошенном положении до установки подшипников

Штамповые стали для холодного деформирования должны обладать высокими прочностью, твердостью, износостойкостью и сопротивлением пластической деформации, а также удовлетворительной вязкостью. К ним относятся углеродистые (У9, У10), низколегированные (Х06, ХВ, 85ХФ и др.), легированные (4ХС, 4ХВ2С и др.), высоколегированные хромистые (Х12М, Х12Ф1 и др.) и сложнолеги-рованные стали с повышенным содержанием марганца (типа ХГЗСВ, ХГЗМ) [20].

Режущие и штамповые стали устойчивы против коррозии, отличаются высокими твердостью, износостойкостью, прочностью, а также устойчивостью к агрессивным средам. К таким сталям относятся высокоуглеродистые, хромистые и др.

Штамповые стали для холодного деформирования должны обладать высокими прочностью, твердостью, износостойкостью и сопротивлением пластической деформации, а также удовлетворительной вязкостью. К ним относятся углеродистые (У9, У10), низколегированные (Х06, ХВ, 85ХФ и др.), легированные (4ХС, 4ХВ2С и др.), высоколегированные хромистые (Х12М, Х12Ф1 и др.) и сложнолегированные стали с повышенным содержанием марганца (типа ХГЗСВ, ХГЗМ) [27].

Режущие н Штамповые стали устойчивы против коррозии, отличаются высокими твердостью, износостойкостью, прочностью, а также устойчивостью к агрессивным средам. К таким сталям относятся высокоуглеродистые, хромистые и др.

Твердые сплавы группы ВК используют для обработки заготовок из хрупких металлов, пластмасс, неметаллических материалов; сплавы группы ТВК - для обработки заготовок из пластичных и вязких металлов и сплавов. Мелкозернистые твердые сплавы ВК6М применяют для обработки заготовок из труднообрабатываемых коррозионно-стойких и жаропрочных сталей и сплавов, твердых чугу-нов, бронз, закаленных сталей, сплавов легких металлов, сплавов титана, фарфора, керамики, стекла, ферритов. Трехкар-бидные сплавы ТТК отличаются от групп сплавов ВК и ТВК повышенными износостойкостью, прочностью и вязкостью. Их применяют для обработки заготовок из труднообрабатываемых сталей аустенит-ного класса.

Надежность и ресурс машин, как один из основных показателей их качества, определяются эксплуатационными свойствами деталей и их соединений: усталостной прочностью, коррозионной стойкостью, контактной прочностью, фреттинг-стойкостью, герметичностью, контактной жесткостью, износостойкостью, прочностью посадок. Так действие циклических нагрузок на машину может привести к усталостным разрушениям отдельных ее деталей. При работе машин в агрессивных коррозионных средах ресурс их работы в значительной мере определяется коррозионной стойкостью основных деталей. Действие больших нагрузок на контактирующие детали машин, особенно в динамике, может привести к потере их надежности из-за контактных разрушений или фретгинга. Надежность машин, определяемая точностью позиционирования отдельных деталей, в значительной мере зависит от нормальной и касательной контактной жесткости их соединений. Герметичность пневмо-, гидро- и топливоаппаратуры в значительной мере определяет как надежность, так и ресурс большинства машин, особенно различных летательных аппаратов. В настоящее время установлено, что 70% выхода из строя машин определяется износом их деталей, поэтому износостойкость играет особую роль в обеспечении надежности и ресурса различных изделий.

Задача первой области - реализация процесса создания деталей и узлов трения. Например, таких широко распространенных в машиностроении, как зубчатые, винтовые, цепные, контактные и ременные передачи, подшипники качения и скольжения, кулачковые механизмы, тормоза, муфты, подвижные уплотнения. При этом оптимизация условий фрикционного взаимодействия инструмента с обрабатываемой поверхностью путем рационального использования смазочно-охлаж-дающей жидкости, назначения рациональных режимов резания и параметров геометрии инструмента позволяет управлять качеством поверхности, повышать износостойкость инструмента и снижать энергетические затраты.

Чтобы увеличить стойкость инструмента, надо уменьшить интенсивность его износа, которая зависит от вида инструментального материала, геометрии инструмента и тщательности его заточки. Алмазная заточка и доводка инструмента очень эффективны в отношении уменьшения износа инструмента. Выяснению связи между износом инструмента и действием различных факторов резания посвящено большое количество работ. В работах проф. Г. И. Грановского, например, показано, что при очень малых скоростях резания износостойкость инструмента сначала падает (рис. 14) и, пройдя минимум, при дальнейшем увеличении скорости резания растет до определенного предела, а затем начинает уменьшаться. Для инструмента из твердого сплава Т15К6 максимум износостойкости (и минимума скорости изнашивания) при обработке стали 45 всухую соответствует скорости резания, равной примерно 250 м/мин, а для быстрорежущей стали Р18—50 м/мин.

Трение в процессах механической обработки оказывает большое влияние на износостойкость инструмента.

1. При проведении исследования учитывается только износостойкость инструмента без прочности инструментального материала, которая определяется величиной допустимой максимальной подачи. Таким образом в данном случае подача (s= == const) остается неизменяемой.

Основным требованием к материалу инструмента является высокая износостойкость в процессе электроискровой обработки. Факторы, определяющие износостойкость инструмента, перечислены в табл. 17.

— Электроискровая обработка — Износостойкость инструмента 655

Быстрорежущие стали (ГОСТ 19265—73). В отличие от других инструментальных сталей быстрорежущие стали обладают высокой теплостойкостью (красностойкостью), т. е. способностью сохранять мартенситную структуру и соответственно высокую твердость, прочность и износостойкость при повышенных температурах, возникающих в режущей кромке при резании с большой скоростью. Эти стали сохраняют мартенситную структуру при нагреве до 600—650 °С, поэтому применение их позволяет значительно повысить скорость резания (в 2—4 раза) и стойкость инструментов (в 10—30 раз) по сравнению со сталями, не обладающими теплостойкостью.

Основными легирующими элементами быстрорежущих сталей, обеспечивающими их теплостойкость, являются в первую очередь вольфрам и его химический аналог — молибден. Сильно повышает теплостойкость (до 645—650 °С) и твердость после термической обработки (67—70 HRC) кобальт и в меньшей степени ванадий. Ванадий, образуя очень твердый карбид VC, повышает износостойкость инструмента, но ухудшает шлифуемость.

ная износостойкость инструмента при чи-

Несмотря на примерно одинаковые физико-механические свойства сравниваемых сплавов более высокая износостойкость инструмента из сплава 7G4 обеспечивает его больший срок службы по сравнению с режущим инструментом из сплавов на основе карбида вольфрама. При фрезеровании в производственных условиях шпинделей передних колес автомобилей число обработанных деталей возросло при использовании сплава 7G4 вместо традиционных твердых сплавов с 850 до 1340 шт. Другой заводской операцией, при которой пластины из сплава прекрасно себя проявили, является изготовление воздушноохлаждае-мых связывающих прутков. В течение срока службы пластиной из сплава 7G4 обрабатывается 4700 стальных прутков, в то время как традиционными твердыми сплавами на основе карбида вольфрама 3500 прутков [118].

Более высокие свойства имеет карбидосталь на основе Р6М5 с 45 % (объемн.) карбидов (из которых 29 % TiC) : аизг « 2000 -^2500 МПа; ударная вязкость 80—120 кДж/м2; красностойкость 660—670 °С; твердость после термообработки 68—70 HRC. По сравнению с режущими инструментами из стали 10Р6М5К5МП износостойкость инструмента из этой карбидостали возрастает в 4 раза [169].