Құрал болаттары

Бұл материалдарға келесі талаптар қойылады: 1) кесу қабілеттілігі; 2) температураға төзімділігі; 3) суық кезіндегі тозуға төзімділігі; 4) механикалық қасиеттері, атап айтқанда, беріктігі; 5) суық немесе ыстық күйіндегі өңделуі; 6) болаттардың құны. Болаттардың кесу қабілеттілігі олардың температураға тәуелділігімен анықталады. Температураға тәуелділік болатты белгілі бір уақыт аралығында (әдетте 3 сағат) оны қыздырып, одан кейін оның беріктігінің дәрежесін анықтайды (HRC 60 дейін). Болаттардың температураға тәуелділігі оның құрамындағы легірлеуші элементтің табиғатына, санына және қатынасына байланысты. Болаттардың суық күйіндегі тозуға төзімділігі аз кесу жылдамдығында жұмыс істейтін кесу құралдары үшін маңызды болып табылады (бұранда кескіштер, тартажонғыш). Болаттардың механикалық қасиеттері көптеген факторларға тәуелді: - химиялық құрамы; - микроқұрылымы; - термиялық өңделуі; - түйіршік өлшемінің әртүрлілігі. Өңделетін материалдардың жылу өткізгіштілігі кесу құралының шыдамдылығына тікелей тәуелді. Егер өңделетін материалдардың жылу өткізгіштігі төмен болатын болса, онда кесу аумағында пайда болған жылудың көп бөлігі кесу құралының бойында қалады және кесу құралының шамадан тыс қызуының арқасында оның кесу қасиеті төмендейді және кесу жиектері тозады. Болаттардың маркаларын таңдау кезінде оның құнын да ескеру қажет. Кесу материалдары өте қымбат болып келеді. Сондықтан олардың тиімді қолданылуын ескерген жөн.

ТЕЗКЕСКІШ БОЛАТТАР. МЕСТ 9373 бойынша әзірленеді. Тезкескіш болаттар құрамында карбид түзуші элементтердің көп болуымен ерекшеленеді (W, V, Mo, Cr). Тезкескіш болаттарды өңдеу өнімділігі бойынша қалыпты өнімді және жоғары өнімді деп ажыратады. Бірінші топ болаттарына мыналар жатады: - вольфрамды Р18, Р12, және Р9; - вольфрамдымолибденді Р6М5 және Р6М3. Термиялық өңдеуден соң осы болаттардан жасалған құралдардың қаттылығы HRС 62…65, tкр = 600…620°С және Vкр = 30…40 м/мин болады. Екінші топ болаттарына мыналар жатады: - Р18Ф2, Р14Ф4, Р12Ф3 және Р9Ф5 (құрамында вольфрам, ванадий бар); - Р9К10, Р9К5 (құрамында вольфрам, кобальт бар); - Р18Ф2К5, Р18Ф2К8М (құрамында вольфрам, ванадий, кобальт бар) - Р9М4К8 және Р6М5К5 (құрамында кобальт, вольфрам, молибден бар); - Р12М3Ф2К8, Р10М4Ф3К10 және Р6М5Ф2К8 (құрамында кобальт, вольфрам, молибден, ванадий бар). Бұл топтың болаттары (HRCЭ 63…69, tкр = 625…670 C°) тот баспайтын және ыстыққа төзімді болаттар мен құймаларды кесуде өнімділігі жоғары, сонымен қатар, қарапайым құрылымдық материалдарды өңдеу кезіндегі кесу режимдері үшін дайындалған. Сонымен қатар, Р18М, Р9М, Р8М3, Р6АМ5, 10Р6М5, АЦР6М5, Р6АМ5Ф3, 11Р3АМ3Ф, 10Р6М5К5, Р2Ф2К8М6АТ маркалы тезкескіш және басқа дисперсионды қатты жоғары легірленген t3=1300C° шынықтыруда және to=600°С жұмсартуда), «көміртексіз» (С=0,06%), Р18М7К25, (В- вольфрам), Р10М5К25 және басқалары, «көміртекті» 25В20К25ХФ, 30В20К16, ВНИИ-1 және басқалары, құймалы, Р18, Р12, Р12Ф3, 10Р8М3Р9Х2Ф2МГЛ, РЛ-1, РЛ-2 және басқалары, ұнтақты Р18К5Ф2 МП (МП - металұнтақты), Р9М4К8, Р8М3К6С, Р6М5Ф2КВ және т.б. болаттар жасалған. Жоғары легірленген болаттарды (HRCЭ 68…69, tкр=700…725°С) құрамында тапшы легірлеуші элементтер болғандықтан оларды аса берік және қиын өңделетін материалдарды өңдеуде қолданған жөн. Құйылмалы тез кескіш болаттар төмен тұтқырлығы мен елеулі біртексіздігі әсерінен негізінде қарапайым пішінді құрал жасауда қолданылады. Ұнтақты тезкескіш болаттар белгілі қысым мен температурада балқытылған болатты шашу арқылы болат бөлшектерін престеу әдісі көмегімен жасалады. Алынған материалдардан диаметрі 100...200 мм, қима бойынша карбидтердің біркелкі таралуымен ерекшеленетін 0,5-1,0-ке жоғарылатылған HRCЭ, жылуғатөзімділігі шамамен 5°С, тығыздығы 30…50% және тұтқырлығы қарапайым металлургиялық әдіспен алынған болаттарға қарағанда 1,5...3,5 есе жоғары дайындамалар соғылады. Тез кескіш болаттардың аса кең таралған маркаларын қарастырайық. Р18 (С = 0,7…0,8%, W = 17…19%, Mo шамамен 1%, Cr = 3,8…4,4%, V = 1…1,4%) – үздік базалық маркалардың бірі, жоғары шынықтыру температурасы (~20° кезінде tз=1250...1300°С құрал өлшеміне тәуелді болғанда), жақсы беріктік қасиеттеріне ие, σВ=2900…3100МПа, жақсы ажарланады. Басты кемшілігі –карбидті біртексіздігі, оны төмендету үшін құрал дайындамасын бірнеше рет шынықтырады. Бұл марка кесуші құралдың барлық түрлерінде қолданылады. Жақсы ажарланатындықтан одан аса дәл құрал жасайды. Қазіргі кезде вольфрамның әлемде табиғи қорының азаюына байланысты болаттың бұл маркасы шығарылмайды. Р9 - базалық марка. Вольфрамды 2…2,6% ванадиймен толықтырады. Р18 салыстырғанда карбидті біртексіздікті екі балға азайтады. Алайда оның құрамында ванадий карбидтерінің көп болуы құралды қайрау кезінде күйіп кетуге әкелетіндіктен, ол оның кемшілігі болып табылады. Қарапайым пішінді таза және жартылай таза құралдарды жасауда қолданылады. Р12 болатының жылуға төзімділігі Р18 маркасына қарағанда төмен, ал оның беріктігі мен пластикалығы қыздырылған күйінде жоғары, ажарлануы PI8 болатқа ұқсас және соңғысына қарағанда 30% арзан. Р18 болатының орнына құрал жасауда қолданылады. Қазіргі уақытта кесуші құралдар өндірісінде тезкескіш болаттар негізі болат Р6М5 болып табылады. Кейін оны құрамында вольфрамы аз болаттармен алмастыру қарастырылады: Р2М5 және А11Р3М3Ф3. Вольфрамды молибденмен алмастыру болаттың жылуөткізгіштігін бірнеше рет төмендетеді. Алайда бұл болаттар соққылы тұтқырлық, карбидті біртексіздік және қыздырылған күйіндегі пластикалығы жөнінен (екі баллға төмен) Р18 болаттан асып түседі, ал беріктігі бойынша дес бермейді. Р6М5 маркалы болаттан жасалынған құрал беріктігі оның қаттылығы (HRCЭ 64…65) есебінен Р18 маркалы болат беріктігіне қарағанда шамамен 30% - ға жоғары. (HRCЭ 64…65). Қарапайым болаттарды өңдейтін кесуші құралдарды жасауда, сонымен қоса, тот баспайтын болаттарды өңдейтін тіскескіш және бұранда кескіш құралдарды жасауда қолданылады. Қыздырылған жағдайда жоғары пластикалыққа ие болатындықтан Р9, Р12, Р6М5 болаттары пластикалық деформация әдісі құралдарын жасауға жарамды. Екінші топ болаттары құрамында ванадий және кобальт, ал шетелдік аналогтарда көміртек (С 0,8…0,9% орнына 1,25%) пен молибденнің (6,25% дейін) көп болуымен ерекшеленеді. Кобальт басқа легірлеуші элементтерге қарағанда болатта карбид түзбейді. Алайда, кобальт болаттың қаттылығын (Р9К5: HRCЭ 65-66 және Р9К10: HRCЭ 67-68) және жылуға төзімділігін (tкр=640-670°С), қатты арттыратын элемент болып табылады, бұл оның құрамында дисперсті күйдегі интерметаллидтердің пайда болуымен және кобальттің жоғары жылу өткізгіштігімен түсіндіріледі. Болаттарды ванадий және кобальтпен легірлеу құрал төзімділігін Р18 болаттан жасалған құрал төзімділігімен салыстырғанда 1,5...3,0 дейін жоғарылатады. Өнімділігі жоғары болаттар көміртексізденуге аса сезімтал, нашар ажарланады [8, 9]. Бұл артықшылықтар мен бағасының қымбат болуы оларды тек қана арнайы қолдануға ғана ұсынады. Тезкескіш болаттардан фасонды кескіштерді, бұрандалы бұрғылар, зенкерлер, метчиктер, плашкалар, бұранда кескіш бастиектер, цилиндрлік, осьтік фрезалар, фасонды және бұрандалы фрезалар, червякті-модульді және червякті-шлицті фрезалар, тіскескіш долбяктар, шеверлер және тартажонғыштар жасалады, егер: а) олардың қатты қорытпалы болаттардан жасалуы елеулі технологиялық қиындықтармен және бағасының жоғары болуына байланысты; б) қатты қорытпалы құралдардың механикалық беріктігі кесілетін кесінді қимасы үлкен аса берік материалдарды үздікті кесуде. Тезкескіш болаттардың келесі маркалары кең таралған: Р18, Р9, Р18Ф2.

ЛЕГІРЛЕНГЕН БОЛАТТАР. Температураға төзімділігі 250-260°С. Легірленген болаттардың құрал өндірісінде келесі 4 маркасы қолданылады: 9ХС, ХВГ, 95ХВГСФ, Х6ВФ .

Болаттар терең және терең емес қыздырылатын болып бөлінеді. Бірінші топ болаттарына бұрғы, бұрандаойғыштар, ұңғылағыштар жасауға ұсынылатын вольфрамды В1 және хромвольфрамды (алмасты) ХВГ жатады. Қаттылығы жоғары болғандықтан (HRCЭ 70) алмазды болаттардан қатты материалдарды өңдеуге арналған кескіштер мен фрезаларды дайындайды. Терең қыздырылатын болаттардан кесуші құрал жасағанда қолданылады: а) хромкремнилі 9ХС (tз = 865…8750С температурада шынықтырылады), to = 150…1800С жұмсартуға ұшырайды, қаттылығы HRCЭ 63…64; суарудан кейін қыздырудан соң майда суыту мүмкіндігі шынықтырылатын құралдың деформациясы мен теңселуін азайтады: қима бойынша карбидтердің біркелкі таралуына ие, бұл жұқа кесу элементтері бар дөңгелек бұранда кескіштер мен аз жүрісті бұрандаойғыштар үшін аса қымбат; жоғары қаттылығы әсерінен көміртексізденуге сезімтал; б) хромвольфрамды марганецті ХВГ (tз=865…8750С, to=865…8750С), 9ХС сияқты артықшылықтарға ие, жөндеуге жақсы беріледі; ауыр жұмыс шарттарындағы жоғарылатылған карбидті біртексіздік кесуші жиектерді бояуды күшейтеді; ұзын бұранда ойғыштарды, ұңғылағыштарды, тартажонғыштарды жасауға ұсынылады. 9ХС мен ХВГ орнына кемшіліктері аз ХГСВФ болатын қолдануға болады. КӨМІРТЕКТІ БОЛАТТАР. Көміртекті болаттардың кесу қасиеттері өте төмен. У7...У9А, У10А, У11А, У12А және У13А маркалы құралдық көміртекті болаттар қолданылады. Vкр = 10…15м/мин (өңдеу түрі мен болат маркасына қарай) жылдамдықтарда жұмыс істейтін құралдарды (дискті аралар, диаметрі аса үлкен емес бұрғылар, ұңғылағыштар, бұрандаойғыштар, тартажонғыштар, дөңгелек бұрандакескіштер, зенкерлер, қашаулар, тарақтар, егеулер және т.б.) жасауда қолданылады. Компоненттердің массалық үлесі: С (көміртек)- 0,85...1,34% кем емес, Mn, Si – әр маркада 0,15..0,35% - дан. Көміртекті болаттардың маркалары: У9, У9А, У10, У10А, У12, У12А

Кесу аумағында температураның жоғарылауымен (200 °С жоғары), бұл болаттар өзінің беріктігін және тозуға төзімділігін күрт төмендетеді. Сондықтан бұндай болаттардан әзірленген құралдарды өте жоғары және дөрекі өңдеу кезінде қолданбайды. Артықшылықтары: арзан, жақсы ажарланады. Кемшіліктері: қызуға, температураға төзімсіз, шынығуы төмен