Обоснование выбора инструментальных материалов.

В инструментальном производстве применяются следующие основные материалы:

· Инструментальные стали (быстрорежущие, легированные и углеродистые).

· Твердые сплавы

· Сверхтвёрдые сплавы

· Минералокерамика

На выбор материала оказывают влияние:

· Тип, назначение, размеры и условия работы инструмента;

· Технология его изготовления

Для изготовления режущего инструмента используется инструментальная сталь. К инструментальным сталям предъявляется целый ряд требований, из которых особенную роль играют следующие:

· Режущая способность

· Красностойкость (теплостойкость)

· Износоустойчивость в холодном состоянии

· Механические свойства и в особенности прочность

· Обрабатываемость в холодном и горячем состоянии

· Стоимость

Режущая способность стали почти исключительно определяется ее красностойкостью.

Выбор инструментального материала будет разделен на две части: первая- для сверл, вторая- для резцов.

Свёрла должны быть изготовлены из быстрорежущей стали

по ГОСТ 13265-73. В зависимости от режущих свойств и химического состава быстрорежущие стали делят на две группы: нормальной и повышенной красностойкости. К первой группе отнесены стали Р18, Р9, Р6М5, Р12 и др.

Быстрорежущие стали – сложнолегированные. В их состав входят: углерод, вольфрам, ванадий, хром, кобальт, молибден, марганец, никель, сера, фосфор, кремний.

Рассмотрим две марки стали в качестве возможных вариантов – Р9 и Р18.

Расшифровка маркистали Р9:буква Р говорит о том, что перед нами инструментальная быстрорежущая сталь, в которой присутствует вольфрам в количестве около 9%.

Использование в промышленности: для изготовления инструментов простой формы не требующих большого объема шлифовки, для обработки обычных конструкционных материалов.

Химический состав в % материала Р9 .

C	Si	Mn	Ni	S	P	Cr	Mo	W	V	Co
0.85 - 0.95	до 0.5	до 0.5	до 0.4	до 0.03	до 0.03	3.8 - 4.4	до 1	8.5 - 9.5	2.3 - 2.7	до 0.5

Расшифровка маркистали Р18:буква Р говорит о том, что перед нами инструментальная быстрорежущая сталь, в которой присутствует вольфрам в количестве около 18%.

рекомендуется применять для изготовления всех видов режущих инструментов для обработки деталей из обычных конструкционных материалов.

Химический состав в % материала Р18 .

C	Si	Mn	Ni	S	P	Cr	Mo	W	V	Co
0.73 0.83	до 0.5	до 0.5	до 0.4	до 0.03	до 0.03	3.8 - 4.4	до 1	17 - 18.5	1 - 1.4	до 0.5

Красностойкость рассматриваемых сталей является одинаковой благодаря почти одинаковому составу твердого раствора в закаленном состоянии. Отсюда можно сделать вывод, что режущая способность обеих марок одна и та же благодаря их одинаковой красностойкости. Однако практика показывает некоторые различия:

· Сталь Р9 обладает худшей шлифуемостью.

· Сталь Р9 обладает более узким интервалом закалочной температуры что вызывает определенные трудности при термической обработке.

· Сталь Р9 обладает лучшей обрабатываемостью в горячем состоянии.

· Сталь Р9 почти в два раза дешевле стали Р18 и ее удельный вес на 10% меньше.

Исходя из вышеизложенного, для изготовления сверла выбирается сталь марки Р18 так как она более качественная и обеспечивает меньшее количество брака на производстве. Стоимость материала выходит на второй план при обработки высокоточных деталей.

Режущая часть резцов долина изготавливаться из твердосплавных пластин по ГОСТ 3882-74 в соответствии с материалом и твердостью обра­батываемой заготовки. Державки резцов должны изготавливаться из стали марок 45 и 50 по ГОСТ 1050-74 или марки 40Х по ГОСТ 4543-71; твёрдость 40...45 HRСэ.

Твердые сплавы в виде пластин соединяют с крепежной частью с помощью пайки или специальных высокотемпературных клеев. Многогранные твердосплавные пластины закрепляют прихватами, винтами, клиньями и другими способами.

При правильной эксплуатации инструменты, оснащенные пластинками из твердого сплава, обеспечивают более высокую эффективность (от 3 до 5 более раз) по машинному времени по сравнению с инструментами из быстрорежущей стали.

Твердые сплавы по своему химическому составу подразделяются на две группы:

1) вольфрамокобальтовые (ВК2, ВК3, ВК4, ВК6М,ВК6, ВК8,ВК8М)

2) титановольфрамокобальтовые (Т5К10, Т14К8,Т15К6, Т30К4)

3) титанотанталовольфрамокобальтовые (ТТ6К8, ТТ7К9, ТТ7К12)

4) безвольфрамовые (ТМ1, ТМЗ, ТН-20, ТНЗО, ТН40, КНТ16)

При обработке стали предпочтение отдается титановольфрамокарбидным сплавам, также при обработки стали на высоких скоростях резания титановольфрамокарбидные сплавы дают больший эффект в силу повышенных красностойкости, твердости и пониженной слипаемости.

Выбор конкретной марки твердого сплава зависит от многих факторов:

· Режущих свойств и механической прочности твердого сплава

· Твердости, вязкости, обрабатываемости заготовки

· Системы СПИД

· Условий, вида обработки и др.

Марка смеси	Массовая доля, %
Co	Ti	кислород не более	C общий	С своб., не более	Fe, не более
Т5К10	9,0-9,5	4,7-5,3	0,5	6,0-6,4	0,20	0,4
ВК3	2,8-3,3	0,4	5,65-5,90	0,1	0,3

Исходя из этого, для резца с механическим креплением пластины необходимо выбрать титановольфрамокарбидный твердый сплав Т5К10 (5% TiC + 10% Co + 85% WC).