Инструментальные материалы работают в тяжелых условиях, что обусловлено процессом резания (обработки) различных металлических материалов. Резец представляет собой клин, который внедряется в обрабатываемую заготовку, срезая с ее поверхности слой металла. Поэтому, чтобы клин внедрялся в заготовку, не деформируясь, он должен обладать значительно большей твердостью, чем обрабатываемый материал. Следовательно, первым требованием, которое предъявляют к инструментальным материалам, является его высокая твердость.
Срезаемый слой стружки оказывает давление на переднюю поверхность резца (или любого другого инструмента). Инструмент должен выдерживать эти давления без заметного деформирования, и не разрушаясь. Кроме того, из-за неравномерного припуска на заготовках в процессе резания изменяются силы резания. Поэтому вторым требованием является высокая механическая прочность инструментального материала. Кроме того, инструментальный материал должен обладать высоким пределом выносливости и ударной вязкостью, что особенно важно для материалов штампов.
|
|
В процессе резания вследствие образования стружки, трения сбегающей стружки о переднюю поверхность и главной задней поверхности о поверхность резания возникает большое количество тепла, из-за чего слой на передней поверхности резца может нагреваться до 900° С и более. При этом контактные поверхности резца теряют свою исходную твердость, размягчаются и быстро изнашиваются. Поэтому третьим требованием, предъявляемым к инструментальным материалам, является его высокая теплостойкость.
Под теплостойкостью (красностойкостью) понимают способность инструментального материала сохранять при нагреве твердость, обеспечивающую процесс резания. В результате перемещения стружки по передней поверхности и поверхности резания по задней поверхности возникают большие контактные напряжения, обуславливающие износ инструмента. Поэтому, четвертым требованием, предъявляемым к инструментальным материалам, является его высокая износостойкость. Износостойкость материала зависит от твердости, прочности и теплостойкости.
В металлообрабатывающей промышленности используется большое количество различных инструментов. Поэтому инструментальный материал должен быть сравнительно дешевым и не содержать дорогостоящих элементов.
Инструментальные материалы делят на 5 типов:
1) углеродистые стали (с пониженной прокаливаемостью);
2) легированные стали (с повышенной прокаливаемостью);
3) быстрорежущие стали;
4) штамповые стали (в данной лабораторной работе не рассматриваются);
5) твердые сплавы.