Инструментальные материалы

Режущие инструменты изготовляют целиком или частично из инструментальных сталей и твердых сплавов.

Инструментальные стали разделяют на углеродистые, легированные и быстрорежущие.

Углеродистые инструментальные стали применяют для изготовления инструмента, работающего при малых скоростях резания. Из углеродистой стали марок У9 и У10А изготовляют ножи, ножницы, пилы, из У11, У11А, У12 — слесарные метчики, напильники и др. Буква У в марке стали обозначает углеродистая, цифра —содержание в стали углерода в десятых долях процента, буква А — марка углеродистой стали высококачественная, так как содержит серы и фосфора не более 0,03% каждого элемента.

Легированные инструментальные стали бывают хромистые— марки X, хромистокремнистые — 9ХС, вольфрамовые — В1 и хромовольфрамомарганцовистые — ХВГ и других марок.

Из стали марки X изготовляют метчики, плашки, из стали 9ХС — сверла, развертки, метчики и плашки. Сталь В1 рекомендуется для изготовления мелких сверл, метчиков, разверток, сталь ХВГ — для изготовления длинных метчиков и разверток.

Быстрорежущие (высоколегированные) стали применяют для изготовления различных инструментов, но чаще сверл, зенкеров, метчиков.

Изготовленные из быстрорежущей стали инструменты могут работать при более высоких скоростях резания, чем инструменты из углеродистой и легированной инструментальных сталей. Важнейшими компонентами быстрорежущих сталей являются вольфрам, хром и ванадий. Наиболее распространены быстрорежущие стали Р9 (~9% вольфрама) и Р6М5, которая приходит на смену Р18.

Все инструменты, изготовленные из инструментальных сталей, подвергают термической обработке.

Твердые сплавы делятся на металлокерамические и минералокерамические и выпускаются в виде пластинок разной формы. Инструменты, оснащенные пластинками из твердых сплавов, позволяют применять скорости резания значительно выше, чем инструменты из быстрорежущей стали.

Металлокерамические твердые сплавы разделяются на вольфрамовые, вольфрамотитановые, вольфрамотитанотанталовые.

Вольфрамовые сплавы группы ВК. состоят из карбидов вольфрама и титана. Применяются сплавы марок ВК2, ВК3М, ВК4, ВК6, ВК6М, ВК8, ВК8В. Буква В означает карбид вольфрама, К — кобальт, цифра — процентное содержание кобальта (остальное— карбид вольфрама). Буква М, приведенная в конце некоторых марок, означает, что сплав мелкозернистый, что повышает износостойкость инструмента, но снижает сопротивляемость ударам. Применяется для обработки чугуна, цветных металлов и их сплавов и неметаллических материалов.

Вольфрамотитановые сплавы группы ТК состоят из карбидов вольфрама, титана и кобальта. Применяются сплавы марок Т5К10, Т5К12В, Т14К8, Т15К6, Т30К4, Т15К12В. Буква Т и цифра за ней указывают процентное содержание карбида титана, буква К и цифра за ней — процентное содержание карбида кобальта, остальное в данном сплаве — карбид вольфрама. Применяются эти сплавы для обработки всех видов сталей.

Вольфрамотитанотанталовые сплавы группы ТТК состоят из карбидов вольфрама, титана, тантала и кобальта. Применяются сплавы марок ТТ7К12 и ТТ10К8Б, содержащие соответственно 7 и 10% карбидов титана и тантала, 12 и 8% кобальта, остальное — карбид вольфрама. Применяются эти сплавы для особо тяжелых условий обработки, когда применение других инструментальных материалов не эффективно.

При определенных условиях в качестве инструментального материала находит применение минералокерамический материал марки ЦМ-332, основной частью которого является окись алюминия. В состав этого материала не входят относительно редкие элементы: вольфрам, титан, кобальт и др. Преимуществом этого материала является возможность вести обработку при высоких скоростях резания, недостатком — повышенная хрупкость. Поэтому он применяется при получистовой и чистовой обработке чугуна, стали и цветных сплавов.

Для повышения прочности минералокерамики применяют плакирование — покрытие защитными пленками. На основе плакирования создана металлокерамическая композиция — керметы (керамика с металлической связкой), которая обеспечивает более высокую производительность при получистовой и чистовой обработке.

В последнее время для обработки закаленных сталей, твердых сплавов и других труднообрабатываемых материалов применяют инструменты, режущая часть которых изготовлена с использованием поликристаллов на основе синтетических алмазов типа баллас (марка АСБ) и карбонадо (марка АСПК), а также кубического нитрида бора типа эльбор — Р (марка ЛР), поликристаллических алмазов типа СВ и СВС, композиций на основе порошков алмаза и кубического нитрида бора СВАД и др.