Инструментальными материалами

4.1.1 Физико-механические свойства инструментальных

материалов, определяющие их режущую способность

Область рационального применения любого инструментального материала определяется совокупностью его эксплутационных свойств, а также экономическими факторами. К важнейшим эксплутационным свойствам инструментальных материалов относятся: твердость, прочность, износостойкость и теплопроводность.

Твердость контактных поверхностей инструмента должна быть выше твердости обрабатываемого материалов. Однако с увеличением твердости ухудшается сопротивляемость инструментального материала хрупкому разрушению. Поэтому для каждой пары обрабатываемого и инструментального материалов существует оптимальное значение отношения твердости инструментального материала к твердости обрабатываемого материала, при котором интенсивность износа инструмента минимальная.

Прочность инструментального материала представляет собой способность материала сопротивляться пластическому и хрупкому разрушению в условиях механических и тепловых, в том числе знакопеременных нагрузок. Прочность зависит от ударной вязкости, предела выносливости и предела текучести в условиях сжатия и изгиба, а также от законов изменения этих характеристик при увеличении температуры.

Износостойкость измеряется отношением работы, затраченной на удаление определенной массы инструментального материала, к величине этой массы. При абразивном изнашивании износостойкость определяется твердостью контактных поверхностей; при адгезионном – микропрочностью поверхностных слоев и склонностью к адгезии; при диффузионном изнашивании – степенью инертности инструментального материала по отношению к обрабатываемому.

Для характеристики режущих свойств инструментальных материалов при повышенных температурах пользуются понятиями красностойкости, теплостойкости, сопротивления тепловому удару и теплопроводности.

Под красностойкостью понимается температура, вызывающая снижение твердости инструментального материала не ниже заданного значения. Красностойкость быстрорежущих сталей составляет 620-640°С. Контрольная норма твердости после нагрева до таких температур, выдержки в течение 4 часов и последующего охлаждения составляет HRC 58.

Под теплостойкостью инструментального материала понимают его способностью сохранять при нагреве твердость, достаточную для осуществления процесса резания. Теплостойкость характеризуется так называемой критической температурой. Критическая температура – это температура, устанавливающаяся в процессе резания, при которой инструментальный материал еще не теряет своих режущих свойств, и инструмент, из которого он изготовлен, способен резать.

Сопротивление тепловому удару характеризует возможность разрушения инструмента в результате действия термических напряжений. Эта характеристика особенно важна в условиях использования относительно хрупких инструментальных материалов при прерывистом резании.

Теплопроводность инструментального материала определяет интенсивность теплоотвода из зоны резания, а следовательно, влияет на температуру контактных поверхностей инструмента.

Наиболее важным из технологических свойств инструментальных материалов является их обрабатываемость в горячем (ковка, штамповка, литье, сварка и др.) и холодном (резание) состояниях. Для закаливаемых материалов не меньшую значимость имеют условия их термической обработки: интервал закалочных температур, деформации при термообработке, склонность к перегреву и др.

Стоимость инструментального материала относится к экономическим факторам. Инструментальный материал должен быть по возможности дешевым. Однако, это требование условно, поскольку в ряде случаев более дорогой, но более качественный материал может обеспечить более экономичную обработку.