Инструментальные материалы

Критерии выбора инструментальных материалов

1.Назначение
(вид работы –резание, штамповка, прессование и т.д.)
2.Технологичность

Основные свойства инструментальных сталей

1. Твердость
2. Вязкость
3. Сопротивление малым деформациям
4. Прочность
5. Теплостойкость

Твердость
Твердость- основное важнейшее свойство инструментальных сталей. Показатель качества инструмента. В зависимости

Вязкость (сопротивление ударным нагрузкам)

Вязкость характеризует сопротивление образованию трещин и последующему разрушению

По соотношению твердость-вязкость
стали подразделяют на:
Стали повышенной твердости (60-68 HRC) и

Сопротивление малым деформациям

Это свойство определяет устойчивость рабочей поверхности инструмента против смятия

Прочность

Прочность определяет сопротивление
рабочим напряжениям и определяет
эксплуатационную стойкость всего
инструмента

Теплостойкость (красностойкость)

Теплостойкость - способность стали сохранять структуру и свойства при повышенных

Износостойкость –
способность материала инструмента сопротивляться износу рабочей поверхности

Прокаливаемость

Прокаливаемость – способность материала закаливаться на максимальную глубину. Она определяет размеры

Разгаростойкость

Разгаростойкость – (сопротивление термической усталости) характеризует устойчивость стали против образования поверхностных

Окалиностойкость

Окалиностойкость – стойкость против окисления в воздушной среде при рабочих температурах

Шлифуемость

Шлифуемость – (относительная легкость шлифовки) возможность получать поверхность с минимальной шероховатостью

Стали для режущего инструмента

Обработка резанием

Схема процесса резания

Термообработка инструментальных сталей

Мартенситное превращение
ТО: Закалка + низкий отпуск
Теплостойкость 2500 С
Углеродистые

Красностойкость – способность сохранять твердость при повышенных температурах

Изменение твердости инструментальных сталей

Стали для режущего инструмента

Простые углеродистые
У7-У13
Углеродистые легированные
Неглубокой прокаливаемости 7ХФ, 9ХФ,

Углеродистые стали

Достоинства
Высокая твердость + вязкая сердцевина
Малая стоимость
Недостатки
Малая прокаливаемость

Режущий инструмент сталь У7 – У10

Углеродистые легированные стали

Достоинства
Высокая твердость
Глубокая прокаливаемость
Малая склонность к короблению
Недостатки

Режущий инструмент

Быстрорежущие стали

Быстрорежущие стали

Достоинства:
Высокая красностойкость 620-6500 С
Глубокая прокаливаемость
Недостатки:
Высокая стоимость
Сложная

Состав быстрорежущих сталей

Вольфрам 6 – 18%
Молибден до 5,5%
Соотношение (W +

Термообработка быстрорежущей стали

Назначение основных марок быстрорежущих сталей

Резцы
Р18, Р12Ф3, Р6М5, Р12 Ф4 К5
Сверла
Р6М5,

Твердые сплавы (теплостойкость 800 – 10000С)

Технология получения инструмента из твердого сплава

Подготовка порошка
Приготовление шихты
(смешивание порошков

Твердый сплав ВК

Режущие элементы из твердых сплавов

Напыление нитрида титана

Напыление нитридом титана (а) и нитридом циркония (б) а б

Инструмент с использованием твердых сплавов

Применение твердых сплавов

ВК3- чистовая обработка чугунов, цветных металлов, резка стекла
ВК4 –

Безвольфрамовые твердые сплавы

ТН 20 (20% Ni 80% Ti C)
ТН 30 (30%

Сверхтвердые материалы (теплостойкость 1100 – 1300 С)

Алмаз
Нитрид бора
(Эльбор)
Нитрид кремния
Оксид алюминия

Резцы со вставками из сверхтвердых материалов

Синтетический алмаз

Штамповые стали

Классификация штамповых сталей

Стали для штампов холодной штамповки
Стали для штампов горячей штамповки
Стали

Холодная штамповка

Стали для штампов холодной штамповки

Основные требования к сталям для штампов холодной штамповки

Износостойкость
Необходимый уровень твердости и

Основные операции холодной штамповки

Вырубка, пробивка
Вытяжка, формовка, обтяжка
Высадка, выдавливание
Чеканка

Классификация сталей для штампов холодной штамповки

Стали с высокой твердостью
(вырубка, пробивка)
Стали

Вырубка - пробивка

Стали с высокой твердостью

Детали получаемые вырубкой и пробивкой

Сема пробивки отверстия

Стали для вырубных и пробивных штампов

Вытяжка, формовка, обтяжка

Стали с повышенной износостойкостью

Схема вытяжки

Изделия получаемые вытяжкой

Холодная листовая штамповка

Схема волочения (волока сталь Х12 )

Гибка

Сталь Х12М,
7ХГНМ

Стали с повышенной теплостойкостью Холодная объемная штамповка

Изделия получаемые холодной объемной штамповкой

Стали с повышенной теплостойкостью (500-6000 С)

8Х4В2С2МФ Закалка 1050-11500С
8Х4В3М3Ф2 отпуск 530-5500С

Стали с высокой ударной вязкостью

Пуансоны для чеканки

Стали с высокой ударной вязкостью

7ХГ2ВМ Закалка 770-7800С
7ХГНМ Отпуск 220-2500С
6Х6В3МС Закалка 1050-10750С
6Х4М2ФС

Схема накатки роликами

Сталь 6Х6В3МФС, Х6ВФ

Стали с высокой ударной вязкостью

Клейма сталь 6ХС

Стали для ударного инструмента

Горячая штамповка

Стали для штампов горячего деформирования

Схема горячей штамповки

Схема горячей штамповки

Основные требования к сталям для штампов горячей штамповки

Высокое сопротивление пластической деформации
Износостойкость
Теплостойкость
Высокая

Классификация сталей для горячих штампов

1.Стали умеренной теплостойкости и
повышенной вязкости.
2.Стали

1.Стали умеренной теплостойкости и повышенной вязкости.

Ковка и штамповка на молотах

Схема штампа для горячей штамповки

Поковки получаемые горячей объемной штамповкой

Заготовки полученные на молоте

свободной ковкой

штамповкой

Поковка шатуна автомобильного двигателя

Поковка коленчатого вала автомобильного двигателя

Штамповка гаечного ключа

Диски колес полученные штамповкой на прессе

Стали для молотовых штампов

2.Стали повышенной теплостойкости и вязкости

Схема прессования профилей

Пресс для горячего прессования алюминиевых профилей

Контейнер пресса

Матрица

Выход из пресса готового профиля

3.Штамповые стали повышенной теплостойкости

3.Штамповые стали повышенной теплостойкости

Карбидные
3Х2В8Ф, 4Х2В5МФ Закалка 1130-11500 С
отпуск 630-6500 С
Карбидо-интерметаллидные
2Х6В8М2К8,

Прокатка металла

Схема прокатки металла

Валки прокатного стана

Стали для валков прокатных станов

Горячая прокатка
55Х, 60ХН, 1.Закалка (нормализация) + В.отпуск
150ХНМ,

Измерительный инструмент

Измерительный инструмент

Измерительный инструмент