Persyaratan utama untuk bahan pahat adalah kekerasan, ketahanan aus, panas, dll. Pemenuhan kriteria ini memungkinkan pemotongan. Untuk menembus ke lapisan permukaan produk yang sedang diproses, bilah untuk memotong bagian kerja harus terbuat dari paduan yang kuat. Kekerasan bisa alami atau didapat.
Misalnya, baja perkakas buatan pabrik mudah dipotong. Setelah pemrosesan mekanis dan termal, serta penggilingan dan penajaman, tingkat kekuatan dan kekerasannya meningkat.
Bagaimana kekerasan ditentukan?
Karakteristik dapat didefinisikan dengan cara yang berbeda. Baja perkakas memiliki kekerasan Rockwell, kekerasan memiliki penunjukan numerik, serta huruf HR dengan skala A, B atau C (misalnya, HRC). Pilihan material alat tergantung pada jenis logam yang diproses.
Kinerja paling stabil dan bilah keausan rendah yangtelah diberi perlakuan panas, dapat dicapai dengan HRC 63 atau 64. Pada nilai yang lebih rendah, sifat material pahat tidak begitu tinggi, dan pada kekerasan tinggi, mereka mulai hancur karena rapuh.
Logam dengan kekerasan HRC 30-35 dikerjakan secara sempurna dengan perkakas besi yang telah diberi perlakuan panas dengan HRC 63-64. Jadi, rasio indikator kekerasan adalah 1:2.
Untuk memproses logam dengan HRC 45-55, alat harus digunakan, yang didasarkan pada paduan keras. Indeks mereka adalah HRA 87-93. Bahan berbasis sintetis dapat digunakan pada baja yang dikeraskan.
Kekuatan bahan alat
Selama proses pemotongan, gaya 10 kN atau lebih diterapkan ke bagian kerja. Ini memprovokasi tegangan tinggi, yang dapat menyebabkan kerusakan alat. Untuk menghindari hal ini, bahan pemotongan harus memiliki faktor keamanan yang tinggi.
Kombinasi terbaik dari karakteristik kekuatan memiliki baja perkakas. Bagian kerja yang dibuat dengan sempurna menahan beban berat dan dapat berfungsi dalam kompresi, puntiran, tekukan, dan peregangan.
Pengaruh suhu pemanasan kritis pada bilah alat
Saat panas dilepaskan saat memotong logam, bilahnya akan mengalami pemanasan, sebagian besar - permukaan. Ketika suhu di bawah tanda kritis (untuk setiap bahan memilikinya sendiri)struktur dan kekerasan tidak berubah. Jika suhu pemanasan menjadi lebih tinggi dari norma yang diizinkan, maka tingkat kekerasan turun. Suhu kritis disebut kekerasan merah.
Apa arti istilah "kekerasan merah"?
Kekerasan merah adalah sifat logam untuk bersinar merah tua ketika dipanaskan hingga suhu 600 °C. Istilah ini menyiratkan bahwa logam mempertahankan kekerasan dan ketahanan ausnya. Pada intinya, itu adalah kemampuan untuk menahan suhu tinggi. Untuk bahan yang berbeda ada batasnya, dari 220 hingga 1800 ° C.
Bagaimana kinerja pahat potong dapat ditingkatkan?
Bahan pahat pahat pemotong ditandai dengan peningkatan fungsionalitas sekaligus meningkatkan ketahanan suhu dan meningkatkan penghilangan panas yang dihasilkan pada bilah selama pemotongan. Panas menaikkan suhu.
Semakin banyak panas yang dikeluarkan dari bilah jauh ke dalam perangkat, semakin rendah suhu pada permukaan kontaknya. Tingkat konduktivitas termal tergantung pada komposisi dan pemanasan.
Misalnya, kandungan elemen seperti tungsten dan vanadium dalam baja menyebabkan penurunan konduktivitas termal, dan campuran titanium, kob alt, dan molibdenum menyebabkannya meningkat.
Apa yang menentukan koefisien gesekan geser?
Koefisien gesekan geser tergantung pada komposisi dan sifat fisik dari pasangan bahan yang bersentuhan, serta pada nilai tegangan pada permukaan,mengalami gesekan dan slip. Koefisien mempengaruhi ketahanan aus material.
Interaksi alat dengan bahan yang telah diproses berlangsung dengan kontak yang terus bergerak.
Bagaimana bahan instrumental berperilaku dalam kasus ini? Jenisnya sama-sama aus.
Mereka dicirikan oleh:
- kemampuan untuk menghapus logam yang bersentuhan dengannya;
- kemampuan untuk menunjukkan ketahanan terhadap aus, yaitu menahan abrasi bahan lain.
Pengausan pisau terjadi setiap saat. Akibatnya, perangkat kehilangan propertinya, dan bentuk permukaan kerjanya juga berubah.
Ketahanan aus dapat bervariasi tergantung pada kondisi pemotongan.
Kelompok apa baja perkakas dibagi?
Materi instrumental utama dapat dibagi ke dalam kategori berikut:
- cermet (paduan keras);
- cermet, atau keramik mineral;
- boron nitrida berdasarkan bahan sintetis;
- berlian sintetis;
- Baja perkakas berbasis karbon.
Alat besi dapat berupa karbon, paduan dan kecepatan tinggi.
Baja perkakas berbasis karbon
Bahan karbon mulai digunakan untuk membuat alat. Kecepatan potongnya lambat.
Bagaimana baja perkakas ditandai? Bahan dilambangkan dengan huruf (misalnya, "U" berarti karbon), serta angka (indikator sepersepuluh persen kandungan karbon). Adanya huruf "A" di akhir penandaan menunjukkan kualitas baja yang tinggi (kandungan zat seperti belerang dan fosfor tidak melebihi 0,03%).
Bahan karbon memiliki kekerasan 62-65 HRC dan tahan suhu rendah.
U9 dan U10A bahan perkakas digunakan dalam pembuatan gergaji, dan seri U11, U11A dan U12 dirancang untuk keran tangan dan perkakas lainnya.
Tingkat ketahanan suhu baja seri U10A, U13A adalah 220 °C, jadi disarankan untuk menggunakan alat yang terbuat dari bahan tersebut dengan kecepatan potong 8-10 m/menit.
besi paduan
Bahan perkakas paduan dapat berupa kromium, kromium-silikon, tungsten dan kromium-tungsten, dengan campuran mangan. Seri tersebut ditunjukkan dengan angka, dan mereka juga memiliki tanda huruf. Gambar kiri pertama menunjukkan koefisien kandungan karbon dalam sepersepuluh jika kandungan elemen kurang dari 1%. Angka-angka di sebelah kanan mewakili konten paduan rata-rata sebagai persentase.
Bahan pahat grade X cocok untuk membuat tap dan die. Baja B1 cocok untuk membuat bor kecil, keran dan reamer.
Tingkat ketahanan suhu bahan paduan adalah 350-400 °C, sehingga kecepatan potong satu setengah kali lebih cepat daripada untukpaduan karbon.
Apa kegunaan baja paduan tinggi?
Berbagai bahan alat potong cepat digunakan dalam pembuatan bor, countersink dan keran. Mereka diberi label dengan huruf dan juga angka. Konstituen penting dari bahan adalah tungsten, molibdenum, kromium dan vanadium.
HSS dibagi menjadi dua kategori: kinerja normal dan kinerja tinggi.
Baja berperforma normal
Kategori besi dengan tingkat kinerja normal termasuk nilai R18, R9, R9F5 dan paduan tungsten dengan campuran molibdenum dari seri R6MZ, R6M5, yang mempertahankan kekerasan setidaknya HRC 58 pada 620 ° C. Cocok untuk karbon dan baja paduan rendah, besi tuang abu-abu dan paduan non-ferrous.
Baja berperforma tinggi
Kategori ini mencakup nilai R18F2, R14F4, R6M5K5, R9M4K8, R9K5, R9K10, R10K5F5, R18K5F2. Mereka mampu mempertahankan HRC 64 pada suhu dari 630 hingga 640 °C. Kategori ini termasuk material alat superhard. Ini dirancang untuk besi dan paduan yang sulit dikerjakan, serta titanium.
Hardmetals
Materi tersebut adalah:
- cermet;
- keramik mineral.
Bentuk pelat tergantung pada sifat mekaniknya. Alat ini beroperasi pada kecepatan potong tinggi dibandingkan dengan material kecepatan tinggi.
Keramik logam
Cermet karbida adalah:
- tungsten;
- titanium tungsten;
- tungsten dengan penyertaan titanium dan tantalum.
Seri VK termasuk tungsten dan titanium. Alat yang didasarkan pada komponen ini telah meningkatkan ketahanan aus, tetapi tingkat ketahanan benturannya rendah. Perangkat atas dasar ini digunakan untuk memproses besi tuang.
Paduan tungsten-titanium-kob alt berlaku untuk semua jenis besi.
Sintesis tungsten, titanium, tantalum dan kob alt digunakan dalam kasus khusus ketika bahan lain tidak efektif.
Nilai karbida ditandai dengan tingkat ketahanan suhu yang tinggi. Bahan yang terbuat dari tungsten dapat mempertahankan sifatnya dengan HRC 83-90, dan tungsten dengan titanium - dengan HRC 87-92 pada suhu 800 hingga 950 ° C, yang memungkinkan untuk beroperasi pada kecepatan potong tinggi (dari 500 m/mnt. hingga 2700 m / mnt saat memproses aluminium).
Untuk suku cadang pemesinan yang tahan terhadap karat dan suhu tinggi, digunakan perkakas dari seri paduan butiran halus OM. Grade VK6-OM cocok untuk finishing, sedangkan VK10-OM dan VK15-OM cocok untuk semi-finishing dan roughing.
Bahkan lebih efisien saat bekerja dengan suku cadang "sulit" adalah bahan perkakas superkeras dari seri BK10-XOM dan BK15-XOM. Mereka mengganti tantalum karbida dengan kromium karbida, membuatnya lebih tahan lama bahkan saat terkena suhu tinggi.
Untuk meningkatkan tingkat kekuatan pelat padat, mereka menggunakan lapisan pelindung. Titanium karbida, nitrida dan karbonit digunakan, yang diterapkan dalam lapisan yang sangat tipis. Ketebalannya dari 5 hingga 10 mikron. Akibatnya, lapisan titanium karbida berbutir halus terbentuk. Sisipan ini memiliki tiga kali masa pakai pahat dari sisipan yang tidak dilapisi, meningkatkan kecepatan potong sebesar 30%.
Dalam beberapa kasus, bahan cermet digunakan, yang diperoleh dari aluminium oksida dengan penambahan tungsten, titanium, tantalum dan kob alt.
Keramik mineral
Keramik mineral TsM-332 digunakan untuk alat pemotong. Ini memiliki ketahanan suhu tinggi. Indeks kekerasan HRC adalah dari 89 hingga 95 pada 1200 °C. Selain itu, bahan ini dicirikan oleh ketahanan aus, yang memungkinkan pemrosesan baja, besi tuang, dan paduan non-besi pada kecepatan potong yang tinggi.
Untuk membuat alat pemotong, juga digunakan sermet seri B yang berbahan dasar oksida dan karbida. Pengenalan karbida logam, serta molibdenum dan kromium ke dalam komposisi keramik mineral, membantu mengoptimalkan sifat fisik dan mekanik cermet dan menghilangkan kerapuhannya. Kecepatan potong meningkat. Semi-finishing dan finishing dengan alat berbasis cermet cocok untuk besi ulet abu-abu, baja yang sulit dikerjakan dan sejumlah logam non-ferrous. Proses dilakukan pada kecepatan 435-1000 m/menit. Pemotongan keramik tahan suhu. Kekerasannya adalah HRC90-95 pada 950-1100 °С.
Untuk pengolahan besi keras, besi tuang tahan lama, serta fiberglass, digunakan alat yang bagian pemotongannya terbuat dari zat padat yang mengandung boron nitrida dan intan. Indeks kekerasan elbor (boron nitrida) hampir sama dengan berlian. Ketahanannya terhadap suhu dua kali lipat dari yang terakhir. Elbor dibedakan oleh kelembamannya terhadap bahan besi. Batas kekuatan polikristalnya dalam kompresi adalah 4-5 GPa (400-500 kgf/mm2), dan dalam lentur - 0,7 GPa (70 kgf/mm 2). Ketahanan suhu hingga 1350-1450 °C.
Yang juga patut diperhatikan adalah bala berlian berbasis sintetis dari seri ASB dan carbonado dari seri ASPK. Aktivitas kimia yang terakhir terhadap bahan yang mengandung karbon lebih tinggi. Itulah mengapa digunakan saat mengasah bagian yang terbuat dari logam non-ferrous, paduan dengan kandungan silikon tinggi, bahan keras VK10, VK30, serta permukaan non-logam.
Masa pakai pahat pemotong karbon adalah 20-50 kali lipat dari paduan keras.
Paduan apa yang digunakan dalam industri?
Materi instrumental dirilis di seluruh dunia. Jenis yang digunakan di Rusia, AS, dan Eropa, sebagian besar, tidak mengandung tungsten. Mereka milik seri KNT016 dan TN020. Model ini telah menjadi pengganti merek T15K6, T14K8 dan VK8. Mereka digunakan untuk memproses baja untuk struktur, baja tahan karat dan material perkakas.
Persyaratan baru untuk bahan alat karena kekurangan tungsten dankob alt. Justru dengan faktor inilah metode alternatif untuk mendapatkan paduan keras baru yang tidak mengandung tungsten terus dikembangkan di Amerika Serikat, negara-negara Eropa dan Rusia.
Misalnya, bahan perkakas seri Titan 50, 60, 80, 100 yang diproduksi oleh perusahaan Amerika Adamas Carbide Co mengandung karbida, titanium, dan molibdenum. Peningkatan jumlah menunjukkan tingkat kekuatan material. Karakteristik bahan alat dari rilis ini menyiratkan tingkat kekuatan yang tinggi. Misalnya, seri Titan100 memiliki kekuatan 1000 MPa. Dia adalah pesaing keramik.
