Леговані інструментальні стали

Леговані  інструментальні стали  
 

 Містять 0,9.1,4 % вуглецю. Як легуючі елементи  містять хром, вольфрам, ванадій,  марганець, кремній та інші. Загальний  зміст легуючих елементів до 5%.  

 Висока твердість  і зносостійкість в основному  визначаються високим вмістом вуглецю. Легування використовується для підвищення гартованої і прожарюваної, збереження дрібного зерна, повищенія міцності і в′язкості.  

 Термічна  обробка включає гарт і відпустку.  

 Проводять  гарт з температури 800.850oС в масло або ступінчастий гарт, що зменшує можливість викривлення і утворення гартівних тріщин.  

 Відпустку  проводять низькотемпературний,  при температурі 150.200oС, що забезпечує твердість HRC 61.66. Іноді, для збільшення в′язкості, температуру відпустки збільшують до 300oС, але при цьому спостерігається зниження твердості HRC 55.60.  

 Для деревообробного  інструменту із сталей 6ХС і  9ХФ рекомендується ізотермічний  гарт, значно поліпшуюча в′язкість.  

 Підвищений  вміст кремнію (сталь 9ХС) сприяє  збільшенню прожарюваної до 40 мм  і підвищенню стійкості мартенсіту при відпустці. Недоліками сталей, що містять кремній, є чутливість їх до зневуглецювання при термообробці, погана оброблювана різанням і деформацією із-за зміцнення фериту кремнієм.  

 Підвищений вміст марганцю (стали ХВГ, 9ХВСГ) сприяє збільшенню кількості залишкового аустеніту, що зменшує деформацію інструменту при гарті. Це особливо важливо для інструменту, що має велику довжину при малому діаметрі, наприклад, протяжок.

 Хром збільшує  прожарювана і твердість після  гарту.  

 Сталі використовуються  для виготовлення інструменту  і ударного, і ріжучого.  

 “Алмазна  ” сталь ХВ5 містить 5% вольфраму.  Завдяки присутності вольфраму,  в термічно обробленому стані  має надмірну мелкодісперсную  фазу карбіду. Твердість складає  HRC 65.67. Cталь використовується для виготовлення інструменту, що зберігає тривалий час гостру ріжучу кромку і високу розмірну точність (розгортки, фасонні різці, граверний інструмент). 
 

Леговані  інструментальні сталі 

Леговані інструментальні  сталі[2] (сталі з підвищеною прогартовуваністю) мають покращену різальну здатність унаслідок наявності в хімічному складі таких легуючих елементів як хром, вольфрам, кремній, ванадій, молібден та ін. Теплостійкість їх досягає 350ºС. Твердість після термічної обробки НRС 62...64. Виготовлені інструменти з цих сталей можна використовувати для роботи на помірних швидкостях різання. Найпоширеніші марки легованих інструментальних сталей такі: хромисті (9Х, Х), хромовольфрамові (ХВ5), хромовольфрамомарганцеві (ХВГ), хромокремниста (9ХС). З них виготовляють протяжки, мітчики, плашки, свердла, розвертки та інші інструменти. 

Класифікація  інструментальних легованих сталей:

за призначенням залежно від марки сталі:

група I — для виготовлення інструменту, призначеного для обробки металів і інших матеріалів в холодному стані;

група II — для виготовлення інструменту, використовуваного для обробки металів тиском при температурах вище за 300°С;

за способом подальшої обробки гарячекатана і кована металопродукція груп І  і ІІ поділяється на підгрупи:

а) — для гарячої  обробки тиском і холодного волочіння  без контролю структурних характеристик;

б) — для холодної механічної обробки з повним обсягом  випробувань. 

Інструментальні сталі застосовують для різного  інструменту. Вони повинні мати високу твердість і зносостійкість. 

Сталі для різального інструменту:

Низької теплостійкості (до 250°C): ХГ, 9ХС, ХВГ, ХВСГ.

Підвищеної (середньої) теплостійкості до 600°C): Р9, Р6М5, Р9К5, Р14Ф4.

Сплави високої  теплостійкості (до 1000°C) ВК6, Т15К6, ТТ7К10. 

Сталі для вимірювального інструменту. Ці сталі повинні мати високу твердість, зносостійкість і зберігати постійність розмірів. Для виготовлення плиток, калібрів, шаблонів застосовують високовуглецеві хромисті сталі, наприклад, ХВГ, ХВ5. Найчастіше такі сталі після гартування обробляють холодом (для повного перетворення залишкового аустеніту в мартенсит). 

Сталі для штампів:

Холодного деформування середніх розмірів: 9ХС, Х6ВФ.

Холодного деформування різних розмірів, особливо високоточних: Х12М, Х12Ф.

Гарячого деформування середніх розмірів: 5ХНТ, 5ХНВ.

Гарячого деформування великих розмірів важконавантажених: 4Х2В5МФ, 5Х3В3МФ 
 
 

Машинний  час ,  

1. період  часу, протягом якого устаткування (машина, верстат, агрегат, апарат) без  безпосередньої участі робітника здійснює зміна розмірів, форми або стану оброблюваного предмету праці. М. ст залежить від характеру технологічного процесу, якісних особливостей сировини, напівфабрикату або заготовок, вигляду устаткування і інструменту, механізації і автоматизації праці і ін. Розрахунок норми М. ст виробляється шляхом визначення оптимального режиму роботи устаткування, при якому забезпечується найбільш висока продуктивність при найменшій собівартості оброблюваних виробів і необхідній якості. Наприклад, для металоріжучих верстатів норма М. ст визначається обгрунтованими режимами різання (глибиною різання, подачею, швидкістю різання, числом проходів). Скорочення М. ст досягається введенням швидкісних методів обробки, використанням високопродуктивного устаткування і інструменту. Із зростанням рівня механізації і автоматизації виробництва підвищується питома вага М. ст в нормі штучного часу, встановленій на виготовлення одиниці продукції або на виконання однієї виробничої операції.
2. Час, що витрачається ЕОМ(електронна обчислювальна машина) на виконання певного комплексу обчислювальних робіт. Для числення М. ст береться процентне значення або середньодобове число годин корисної роботи машини. М. ст служить основним показником при розрахунках за послуги обчислювального центру .

1.9. вплив  вібрацій на якість обробки 

При обробці  заготовок на верстатах іноді  виникають періодичні коливальні рухи (вібрації) елементів системи ВПІД: верстат-пристрій-інструмент-деталь. У  цих умовах процес різання втрачає  сталий характер. 

Коливання інструмента  відносно заготовки різко знижують якість обробленої поверхні: шорсткість зростає, з'являється хвилястість, підсилюється динамічний характер сили різання, а  навантаження на рухомі деталі і складальні одиниці верстата зростають у десятки разів – особливо в умовах резонансу, коли частота власних коливань системи ВПІД співпадає з частотою коливань при обробці різанням. Стійкість інструмента, особливо з пластинками з твердих сплавів, при коливаннях різко падає. При наявності вібрацій виникає шум, стомлюючо діючий на оточуючих людей, і продуктивність праці знижується. 

При різанні  вимушені коливання виникають під  дією зовнішніх періодичних збурюючих  сил, внаслідок перервності процесу  різання, незрівноваженості обертових  мас, похибок виготовлення і збирання передач, а також ритмічності роботи поблизу розташованих машин. Вимушені коливання усувають, зменшивши величину збурюючих сил і підвищуючи жорсткість частин верстата. 

Автоколивання (незатухаючі коливання, що самопідтримуються) характеризує те, що сили, які підтримують коливальний процес системи, виникають у процесі різання. Збурююча сила створюється і керується самим процесом і після припинення його зникає. Причинами автоколивань системи ВПІД у процесі різання є зміни величини сил різання і тертя на робочих поверхнях інструментів, а також площі поперечного перетину зрізувального шару металу; утворення і зриви наростів; пружні деформації заготовки і інструмента. Автоколивання можуть бути низькочастотними  і високочастотними . Перші викликають на обробленій поверхні заготовки хвилястість, другі – дрібну бриж. Виникнення автоколивань можна усунути, змінюючи режими різання і геометрію інструмента, правильно встановлюючи заготовку і інструмент на верстаті, а також обробляючи заготовки на більших швидкостях різання. 

Для зменшення  автоколивань підвищують жорсткість технологічної  системи ВПІД, головним чином, верстатів  і різального інструмента; зменшують  маси коливальних систем, особливо масу оброблюваної заготовки; застосовують віброгасники. Для гасіння автоколивань використовують динамічні, пружні, гідравлічні і інші вібросистеми. 

Проте вібрації при обробці можна використовувати  таким чином, щоб вони позитивно  впливали на процес різання і якість оброблюваних поверхонь. Для полегшення різання деталей з важкооброблювальних матеріалів іноді застосовують вібрації. Сутьність вібраційного різання полягає в тому, що на відміну від вимушених коливань і автоколивань системи ВПІД у процесі обробки створюються штучні коливання (вібрації) інструмента з регульованою частотою, заданою амплітудою й у заданому напрямку. Джерелами штучних коливань слугують механічні вібратори або високочастотні генератори. Частоту коливань задають від 200 до 20 000 Гц, амплітуду коливань – від 0,02 до 0,002 мм. Вибір оптимальних амплітуди і частоти коливань залежить від технологічного методу обробки і режиму різання. Коливання задають по напрямку подачі або по напрямку швидкості різання. 

Вібраційне різання  в порівнянні із звичайним має  такі переваги: забезпечує стійке дроблення стружки на окремі елементи, знижує опір металу деформації і ефективну потужність різання. При вібраційному різанні не утворюється наріст на різальному інструменті і задирки на обробленій поверхні, проте в деяких випадках стійкість інструмента трохи знижується. Вібраційне різання застосовують при точінні, свердленні, нарізуванні різьб плашками і мітчиками, шліфуванні, фрезеруванні та інших методах обробки.