Методи підвищення стійкості інструменту.

[Література (1) с.435...436]

 

Студенти повинні знати: методи підвищення стійкості інструменту.

Студенти повинні вміти: використовувати методи підвищення стійкості.

 

Виготовлений з правильно підібраного інструментального матеріалу ріжучий інструмент може мати високу або низьку стійкість, так як високі ріжучі властивості інструмента забезпечує не тільки матеріал, а також оптимальна геометрія і правильно проведена технологія обробки інструменту (термічна обробка, шліфування, заточування), але і умови експлуатації інструменту. Після правильно проведеної термічної обробки ріжуча кромка інструменту набуває необхідну, характерну для даного інструментального матеріалу твердість та зносостійкість.

Існує ряд методів, які дозволяють підвищити стійкість ріжучої частини інструмента (при інших рівних умовах) шляхом проведення додаткових операцій. До таких методів належать:

a) насичення поверхневого шару інструмента (ціанування, хромування, сульфідування);

b) підвищення стійкості шляхом покращення структури при термічній обробці (обробка холодом, обробка паром);

c) підвищення якості поверхні інструменту (доводка, притирка).

Ціанування - хіміко-термічний процес, який заключається в насичені поверхневого шару сталі вуглецем і азотом шляхом дифузії при певній температурі. В залежності від методу насичення в промисловості розрізняють ціанування в рідкому середовищі, газове ціанування і сухе ціанування з твердим карбюризатором. В залежності від температури ціанування розділяють на високотемпературне (в діапазоні 800 - 850° С) і низько температурне (в діапазоні 500 - 550°С).

Для інструментів з швидкорізальної сталі використовується тільки низькотемпературне ціанування повністю оброблених інструментів, так як, якщо термічно оброблений і заточений інструмент піддати ціануванню при температурах вище звичайної температури відпуску, буде понижена твердість, що призведе не до підвищення стійкості, а до її різкого пониження.

Широке застосування на заводах має рідке ціанування інструмента з швидкорізальної сталі при температурі 550 - 560°С. Процес насичення сталі вуглецем і азотом проводиться у ваннах (тиглях), наповнених розплавленою сіллю (звичайно ціаністий натрій NaCN).

В процесі роботи ідуть хімічні реакції окислення:

2NaCN+О₂ = 2NaCNO;

далі утворений ціанід NaCNO реагує з киснем повітря:

2NaCNO+О₂ = Na₂CО₃+CО+N₂.

Окис вуглецю CO реагує з залізом, який входить в склад швидкоріжучої сталі, утворюючи карбід заліза:

2СО+3Fе=Fe₃С+СО₂.

Атомарний азот, який виділяється. також реагує з залізом і легуючими елементами, утворюючи нітриди. Карбіди заліза і нітриди підвищують твердість до HRC 68 - 70 і зносостійкість поверхні ріжучої частини інструменту. Час витримки в ціаністих ваннах залежить від розміру і конструкції інструменту і коливається в межах 5 - 30хв.

Ціанований інструмент має підвищену стійкість. Підвищення стійкості - результат як підвищеної твердості поверхневого шару, так і пониженого коефіцієнта тертя при різані, що зменшує зношування і підвищує червоностійкість інструменту. Рекомендується ціанування з глибиною шару 0,01 - 0,03мм, так як при великих шарах ріжуча кромка інструменту виходить крихкою. Рідкому низькотемпературному ціануванню піддають протяжки, свердла, різьбовий інструмент і деякі інші види інструменту зі швидкоріжучої сталі.

Сульфідування - процес насичення поверхневих шарів металу сіркою. Утворюючиєся на поверхні інструменту сірчані з'єднання понижають коефіцієнт тертя і підвищують зносостійкість інструментів. Процес проводиться при температурі 550 - 560°С у ваннах наступного складу: 39% хлористого кальцію, 25% хлористого барію і 17%хлористого натрію з додаванням сірчаних з'єднань: 13,7% сірчистого залізу (в порошку). Витримка від 40 до 90 хв. По даним деяких випробовувань стійкість сульфідованого інструменту в 1,5 -2 раза вище.

Хромування - можна піддавати готові інструменти з різних сталей. Використовується хромування довб'яків, протяжок. При виготовлені інструмента використовують електролітичне хромування в гальванічних ваннах з товщиною шару до 0,025 мм.

Процес обробки паром - інструментів з швидкоріжучої сталі полягає в попередній промивці інструменту при температурі біля 70°С з наступним складом на літр розчину: 20 - 40гр. соди, 20 - 40гр. каустичної соди і 20 - 40гр. тринатрийфосфата; потім промитий гарячою водою інструмент опускається в електропіч з герметичним затвором. При температурі 340 - 380°С інструмент витримавши на протязі 15 - 30хв. до повного прогріву; потім піч продувається водяним паром, і при 540 - 560°С інструмент витримують на протязі 30 – 40 хв.; потім охолоджують до 50 - 70°С інструмент опускають в підігріте мінеральне масло. Після обробки паром і опускання в масло на інструменті утворюється тонка (0,05мм) плівка окислів, а так як процес проходить при температурі додаткового відпуску для швидкоріжучої сталі, то інструмент одержує підвищену стійкість (якщо він був правильно загартований). В процесі обробки паром не можуть бути усунені наслідки термічної обробки інструмента. Підвищення стійкості в 2 рази і деяка стабілізація показників стійкості в наслідок поліпшення умов відводу і зменшення налипання стружки, наприклад, на стрічці сверла, забезпечили запровадження цього процесу у промисловості.

Для підвищення стійкості ріжучої кромки потрібна доводка. Заточування й доводка ріжучої кромки, особливо алмазними кругами, дозволяє підвищити середню стійкість ряду інструментів, особливо чистових. в 2 - 3 рази і більше, так як покращує якість поверхні інструмента, значить, і умов роботи ріжучої частини інструмента.

Кінцево зношений інструмент, наприклад, зенкер, різець можливо відновити.

Методи відновлення збірного і цільного інструмента різні. Можливість відновлення закладена в конструкціях збірних інструментів. Наприклад, корпуса збірних фрез, розверток, зенкерів можуть слугувати дуже довго і витримують багаторазову зміну зношених ножів. В багатьох випадках можливість легкого відновлення і забезпечує доцільність вибору збірної конструкції інструменту. Для окремих конструкцій збірного інструменту питання заміни ножів вирішуються по - різному. В конструкціях різців і фрез передбачається використання непереточувальних багатограних пластинок. Такий інструмент відновлюється швидко. Коли зносились всі ріжучі кромки пластинки, вона знімається і заміняється новою. Державка слугує до тих пір, поки можливо на неї закріпляти пластинку.

Відновлення інструменту цільної конструкції, а також інструменту з напаяними пластинками значно складніше і не завжди оправдується економічно. Інструмент можливо перешліфувати на найближчий розмір з відповідним заглибленням стружечних канавок. Подібним шляхом можуть відновлюватись такі інструменти, як зенкери, розвертки, більшість видів цільних фрез. При відновлені, методом шліфування, отвори насадних інструментів залишається в попередньому вигляді, але може таки хромуватися в розмір.

Ряд інструментів можна відновити шляхом відпалу зношеного інструменту з подальшою повною механічною обробкою на новий розмір. Отвір насадного інструменту після відпалу розточується на другий розмір, або в нього вставляється втулка. З пошкоджених швидкорізальних фрез можуть бути виготовлені пластинки для напайки на різці. Інструмент потрібно відновити тільки тоді, коли це виправдовується економічно.

Питання для самоперевірки

 

1. Які методи використовують для підвищення стійкості інструмента?

2. Як відбувається процес обробки паром?