Materiale Pentru Scule Aschietoare - Refacut

  • Published on
    03-Jul-2015

  • View
    918

  • Download
    26

Embed Size (px)

Transcript

MATERIALE UTILIZATE N CONSTRUC IA SCULELOR A CHIETOARE

2.1 Propriet ile materialelor pentru scule

Fenomenele fizice care nso esc prelucrarea prin a chiere, impun materialului din care este confec ionat partea activ a unei scule a chietoare urm toarele propriet i: y rezisten mecanic , n special la eforturile de compresiune sau ncovoiere, suficient pentru a suporta eforturile de a chiere; y y duritatea s fie superioar durit ii materialului de a chiat; termostabilitate, ceea ce reprezint capacitatea materialului de a- i

men ine propriet ile mecanice, n special duritatea i rezisten a la ncovoiere n urma nc lzirii i men inerii la o anumit temperatur (temperatura de stabilitate); dep irea temperaturii de termostabilitate provoac transform ri structurale ireversibile, cu sc derea pronun at a calit ilor mecanice; y rezisten a la uzur , la cald i la rece. n plus, acestor materiale li se mai cere o bun c libilitate, prelucrabilitate prin a chiere ridicat , conductibilitate termic suficient pentru asigurarea evacu rii rapide a c ldurii degajate n procesul de a chiere, pre de cost sc zut, etc. Cu toate c aceste propriet i sunt determinate de compozi ia chimic i structura intern , calitatea materialului folosit pentru construc ia p r ii a chietoare a sculelor este apreciat prin duriatatea sa, considerndu-se c o valoare a durit ii de 62-64 HRC este suficient n majoritatea cazurilor. Materialele folosite la confec ionarea sculelor a chietoare, care corespund propriet ilor enumerate, sunt: o elurile carbon de scule, o elurile aliate,

amestecurile din carburi metalice, materialele mineralo-ceramice i materialele extradure.

2.2 O eluri carbon pentru scule

Aceste materiale au con inutul n carboncuprins ntre 0,7 - 1,4 %, f r alte elemente dealiere, prezentnd o structur perlitic -feritic sau perlitic cu carburi n exces n starerecoapt i o structur martensitic dur nstare c lit . Duritatea o elurilor carbon pentruscule este influen at de procentul de carboncurbele referindu-se la: 1- stare recoapt , 2 stare forjat , 3 stare c lit . Tratamentul termic de recoacere pentruob inerea perlitei globulare se face prin nc lzirela cca. 740C, urmat de r cire lent n cuptor,urm rindu-se mbun t irea prelucrabilit ii prina chiere.

Materiale utilizate n construc ia sculelor a chietoareC lirea o elului carbon de scule are drept scop ob inerea unei structuri martensitice dure, nc lzirea realizndu-se la o temperatur la care carbonul este dizolvat n fier , formnd austenita. Pentru o elurile hipoeutectoide OSC 7 i OSC 8, dup diagrama Fe C, temperaturile de c lire dep de c lire dep esc cu 40 - 60C linia critic superioar AC3, iar pentru o elurile hipereutectoide OSC 9 OSC 13 temperaturile esc cu 40 - 60C linia critic inferioar , respectiv linia A1. Cre terea exagerat a temperaturii de c lire trebuie evitat , ntruct aceasta poate duce la decarburare, la producerea de fisuri, precum i la p trunderea exagerat a c lirii, cu deformarea materialului. Aceste o eluri prezint o c libilitate redus , stratul de c lire avnd o adncimecuprins ntre 3 i 8 mm. Viteza de r cire trebuie s fie ridicat , pentru a trece n martensit o cantitate ct mai mare de austenit , motiv pentru care se folose te drept agent apa sau apa cu s ruri.

Duritatea dup c lire este de 64 67 HRC, o elul prezentndu-se tensionat, fragil i sensibil la fisurare. Pentru nl turarea cestor inconveniente, se practic o revenire, n urma c reia duritatea scade la 61 63 HRC, iar starea de tensiuni interne se diminueaz . Revenirea const din nc lzire la cca. 150 - 240C, revenire joas , urmat de r cire lent . Pentru sculele care necesit o tenacitate mai ridicat (cazul burghielor cu diametre sub 1 mm), pentru a le asigura o rezisten a durit ii, pn la 58 61 HRC. Principalele neajunsuri ale o elului carbon sunt urm toarele: termostabilitate sc zut (200 - 250C), dictat de temperatura de revenire, pericolul decarbur rii stratului superficail n timpul opera iilor de rectificare sau ascu ire, deformare la tratament termic, adncime redus de c lire. n prezent, o elurile carbon de scule se folosesc la construc ia sculelor care lucreaz cu viteze reduse sub 20 m/min sau a sculelor cu ac ionare manual , respectiv fileiere, tarozi sau alezoare. O elurile carbon de scule sunt standardizate prin STAS 1700 80. mai mare la ocuri, se m re te temperatura de revenire la 200 - 240C, ceea ce duce, ns , la o reducere

2.3 O eluri aliate pentru scule

Acestea con in, pe lng carbon n propor ie de 0,7 2,2%, i alte elemente de aliere, precum: wolfram, crom, vanadiu, nichel, molibden, mangan, etc., elemente care confer acestor o eluri propriet i superioare. Dintre m rcile uzuale, pot fi enumerate o elurile cu crom, C 120, C 15, cele aliate cu wolfram, VCW 45, VCW 50, precum i cele aliate cu mangan, VM 18. Procentele de materiale de aliere se situeaz , n general, sub 6% pentru fiecare element. Prezen a lor asigur o elurilor o termostabilitate crescut , 350 400C, fapt pentru care vitezele de a chiere pot atingr valori de 30 35 m/min. Elementele de aliere au drept scop principal mbun t irea c libilit ii o elului, m rind duritatea dup c lire i adncimea stratului c lit.

Materiale utilizate n construc ia sculelor a chietoare

O importan

deosebit n construc ia sculelor prezint o elul C 120, datorit sporit la

propriet ilor sale. Prezen a carburilor dure de crom i asigur o rezisten

uzura abraziv , iar procentajul ridicat de carbon i crom i asigur propriet i de autoc lire (motiv pentru care sculele prelucrate la cald trebuie r cite foarte lent). C lirea se realizeaz prin nc lzire la temperatura de 950 - 1050C, cu r cire direct n ulei sau baie de KNO3, nc lzit la 400 - 500C. Temperatura de revenire variaz n func ie de temperatura de c lire, fiind cuprins n limitele 150 - 200C, pentru c lirile joase, respectiv 220 - 270C pentru c lirile nalte. Pentru sculele de precizie ridicat , de forme complexe, cu varia ii dimensionale minime dup tretamentul termic, se recomand c lirea sub 0C, cu r cire n b i de s ruri, la temperaturi de 70 - 90C. Sculele se introduc n refrigerator nvelite n azbest. O elul C 120 are proprietatea remarcabil de a fi stabil fa de deforma iile cauzate de tratamentul termic, n special dac se efectueaz o r cire n trepte, fapt ce l recomand pentru confec ionarea bro elor, filierelor sau tarozilor.

2.4 O eluri rapide

Aceste materiale au un con inut nalt de materiale de aliere, wolframul, de exemplu, ajungnd la 20%, ceea ce determin o termostabilitate ridicat a acestora, cuprins ntre 600 i 650C, putnd lucra la viteze de a chiere de pn la trei ori mai mari dect sculele din o eluri carbon de scule (50 60 m/min). M rcile de o eluri rapide romne ti sunt de la Rp1 la Rp5, cel mai uzual fiind o elul Rp3, care are n compozi ie 18% W, 4% C, 1% V. Acest tip de o eluri sunt standardizate conform STAS 7382-88. Influen a elementelor de aliere se manifest astfel: Carbonul, n procent de pn la 0,6%, determin formarea structurii martensitice dure, precum i propriet ile de rezisten rezisten mecanic la ocuri, la uzur la rece, etc. Majorarea procentului de carbon nu este favorabil ,

acest lucru determinnd cre terea con inutului de austenit rezidual .

Wolframul reprezint elementul principal de aliere, prezentndu-se sub forma carburilor complexe de wolfram i fier, Fe3W3C, n care se dizolv vanadiu. Aceste carburi asigur o elului rapid termostabilitate ridicat (cca. 600C), duritate de 63 65 HRC, precum i rezisten la uzur , la rece i la cald. S-a constatat c , odat cu cre terea procentului de wolfram, de la 8 9%, pn la 18%, procentul de wolfram din solu ia solid martensit nu cre te, deci nici termostabilitatea nu se m re te. Pe aceast baz , s-au elaborat m rcile de o el rapid Rp5, Rp9, Rp10, Rp11, de nlocuire, care con in numai 9% W, dar care, avnd un procent redus de carburi nedizolvate, manifest o rezisten rece. Cromul determin o cre tere a c libilit ii, dar, m rirea procentajului peste 5 6%, duce la cre terea con inutului de austenit rezidual pronun at a prelucrabilit ii. Vanadiul trece n carbur de vanadiu, cu duritate foarte ridicat , imprimnd o elului rapid o rezisten la uzur crescut . i la sc derea sc zut la uzur la

Materiale utilizate n construc ia sculelor a chietoareCobaltul conduce la cre terea termostabilit ii o elului rapid, con inutul ra ional de cobalt fiind de 5 15%. Tratamentul termic al o elului rapid se compune din c lire la temperatur nalt , 1270 - 1290C, pentru Rp3, iar pentru evitarea fisur rii, acasta se face n dou sau trei trepte. Men inerea la temperatura de c lire se realizeaz n func ie de configura ia piesei, fiind recomandat ntre 6 8 secunde/ mm de gosime a piesei c lite. R cirea se recomand a fi efectuat n trepte i, ca mediu, b ile de azotat de potasiu, nc lzite la 400 - 500C. Revenirea are drept scop detensionarea martensitei primare, transformarea austenitei reziduale n martensit mecanice ale materialului sculei. Revenirea o elului rapid este nalt , la cca. 550 - 570C, i se recomand a fi repetat de 2 3 ori, pentru mic orarea procentului de austenit rezidual . i uniformizarea durit ii. Consecin a imediat a revenirii este cre terea u oar a durit ii, m rirea termostabilit ii i a calit ilor

Uneori, acest proces poate fi continuat prin tratament sub 0C, pn la aproximativ 80C . O mbun t ire substan ial a propriet ilor materialelor pentru scule a chietoare se ob ine prin practicarea tratamentelor termo-chimice, respectiv cianurare, sulfizare, fosfatare, cromare.

2.5 Carburi metalice sinterizate (metalo-ceramice)

Materialele sinterizate din carburi metalice utilizate n construc ia p r ii a chietoare a sculelor se compun din carburi de wolfram, titan i tantal, legate ntre ele cu ajutorul unui liant, respectiv cobaltul. Procesul de sinterizare se refer la tratamentul termic aplicat pulberilor de carburi, omogenizate prin amestecare i presate n matri , pentru stabilirea formei, tratament care const n nc lzire n cuptoare cu vacuum, la temperaturi ntre 1300 - 1600C, urmat de revenire. Datorit propriet ilor lor generale, referitoare la duritate peste 80 HRC, rezisten mare la uzur i, n special, o mare stabilitate termic , pn la 900C, carburile metalice se utilizeaz la prelucrarea prin a chiere a majorit ii materialelor metalice i nemetalice, cu viteze de a chiere foarte mari, comparativ cu sculele confec ionate din celelalte materiale (100 300 m/min). Greutatea specific a materialelor sinterizate permite aprecierea porozit ii, care se g se te, n general, n limitele 1 2%. O porozitate redus , deci o greutate specific ridicat , indic o calitate nalt a materialului a chiat. Conductivitatea termic redus a materialelor metalo-ceramice le face sensibile la varia ii de temperatur . Opera iile de lipire a pl cu elor dure pe corpul sculei, precum i opera iile de ascu ire i rectificare trebuie relizate n condi ii speciale, pentru evitarea fisur rii. Duritatea carburilor metalice sinterizate cre te odat cu m rirea con inutului de carburi i scade odat cu cre terea procentajului de cobalt. Rezisten a la uzur a carburilor sinterizate este superioar o elului rapid, iar rezisten a la compresiune a acestor materiale este foarte ridicat , cca. 400 daN/ mm2 i cre te odat cu cre terea durit ii.

Materiale utilizate n construc ia sculelor a chietoareRezisten a la ncovoiere este, n general, sc zut i, legat de aceasta, este

sc zut rezisten a la ocuri, aceasta fiind cu att mai mic , cu ct rezisten a la compresiune i duritatea sunt mai ridicate, deci, cu ct con inutul de cobalt este mai redus. Plasticitatea sc zut i fragilitatea sunt dezavantajele esen iale ale carburilor metalice sinterizate. La unele tipuri de carburi, odat cu cre terea temperaturii n procesul de a chiere, cre te plasticitatea i scade fragilitatea. De aceea, n domeniul vitezelor mici i mijlocii, durabilitatea acestor materiale poate fi mai mic dect a o elului rapid, fapt ce nu le recomand pentru utilizare. n ceea ce prive te compozi ia amestecului de carburi metalice, aceste materiale se mpart n dou mari grupe: y Amestecuri con innd carbur de wolfram i titan, sinterizate n liant Amestecuri con innd carbur de wolfram, avd ca liant cobaltul, de cobalt, simbolizate, conform I.S.O., prin P i M; y simbolizate prin K. Indica iile de utilzare a acestor variet i de carburi metalice sinterizate au n vedere compozi ia materialului prelucrat, tipul opera iei (degro are, finisare), precum i tipul de a chie degajat (a chie de curgere, a chie de rupere, etc.). Materialele din grupele P i M sunt indicate la prelucrarea o elului i a materialelor neferoase, care dau a chii de curgere, avnd o bun rezisten uzur la i stabilitate termic ridicat , determinate de prezen a carburii de titan. n cazul prelucr rii materialelor care dau a chii de rupere, cazul fontelor, se recomand folosirea amestecurilor care con in numai carbur de wolfram, respectiv grupa K, care este mai pu in dur dect carbura de titan, dar mai tenace. De asemenea, sunt elaborate pl cu e din carburi metalice, acoperite superficial cu un strat foarte rezistent la uzur , carbur de titan, nitrur de titan, sau cu un strat dublu carbur de titan i oxid de aluminiu, sau acoperire cu pulbere de diamant. Asemenea materiale sandwich permit cre terea vitezelor de a chiere la finisare cu 30 50%. Materialele metalice sinterizate pentru scule se produc sub form de pl cu e, destinate fie lipirii pe corpul sculei, fie fix rii mecanice, numite pl cu e schimbabile, i care nu se ascut. Formele si dimensiunile pl cu elor schimbabile sunt prev zute

n STAS 1930/0 1930/5 1980, iar ale celor pentru lipire n STAS 6373/1 6373/4 1986.

2.6 Materiale mineralo ceramice

Aceste materiale rezult prin sinterizarea pulberilor de oxid de aluminiu, Al2O3, sau n amestec cu alte carburi metalice, carbura de titan, f r liant, fiind livrate sub form de pl cu e pentru armarea p r ii active a sculelor. Sunt caracterizate printr-o rezisten la uzur foarte mare, o duritate superioar (90 92 HRA), o stabilitate la cald foarte ridicat pn la 1100C ceea ce permite prelucr ri cu viteze de a chiere de 200 -600 m/min. n schimb, au o fragilitate ridicat , utilizarea lor fiind limitat la prelucr ri de finisare, n absen a ocurilor.

Materiale utilizate n construc ia sculelor a chietoareGeometria t i ului din materiale mineralo-ceramice are unghiul de degajare cu valori negative, pentru a transforma solicitarea de ncovoiere a p r ii a chietoare ntr-o solicitare preponderent de compresiune.

2.7 Materiale extradure

O larg r spndire au sculele care folosesc ca parte activ materiale cu duritate mai mare dect a carburilor sinterizate. Acestea sunt cunoscute sub denumirea de materiale extradure, n acest categorie intrnd diamantul i nitrura cubic de bor.

2.7. 1 Diamantul

Este folosit sub form de monoicristal sau pulbere nglobat ntr-o mas de liant, respectiv corpuri abrazive. Diamantul industrial este, n general, de tip sintetic, ob inut din grafit de puritate 99,8%, la o presiune cuprins n limitele 0,7 10...