содержание   ..  40  41  42  43  44  45  46  47  48  49  50  ..

3.

ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ СТАЛИ И СПЛАВЫ ДЛЯ ЛЕСОЗАГОТОВИТЕЛЬНЫХ МАШИН

Инструментальные материалы для обработки металлов и других твердых материалов подразделяются на три характерные группы: стали, которые, в свою очередь, подразделяются на углеродистые, легированные и быстрорежущие (высоколегированные); сплавы — имеются в виду твердые сплавы, образуемые методом металлокерамики.

Углеродистая инструментальная сталь. Поставляется по ГОСТ 1435—74 двух типов — качественной и высококачественной (А) следующих марок: У7, У7А, У8, У8А, У8Г, У8ГА, У9. У9А, У10, У10А, У11, У11А, У12, У12А, У13 и У13А.

В отожженном состоянии сталь хорошо обрабатывается режущим инструментом, обладает невысокой прокаливаемостью (критический диаметр 10... 12 мм при охлаждении в воде), нечувствительна к отпускной хрупкости I рода. На глубину про-каливаемости оказывает влияние исходная структура перлита, температура нагрева, наличие примесей (марганца, кремния, хрома, никеля). Для отдельных инструментов (метчиков, напильников, вырубных штампов) невысокая прокаливаемость является желательной, так как позволяет получить инструмент с бо-лее вязкой сердцевиной. Температурный интервал горячей обработки от 1000... 1050 до 800 °С.

Примерное назначение марок сталей:

У7, У7А — для слесарного и кузнечного инструмента, подвергающегося ударам: зубил, кузнечных штампов, обжимок гладилки, кувалд, ножниц для резки жести, клейм, молотков, отверток и другого слесарного инструмента; для плотничьего инструмента.

У8, У8Г, У8А, У8ГА — для ударного инструмента, требующего повышенной твердости при наличии достаточной вязкости: матриц, пуансонов, пробойников, ножниц и пил по металлу, чеканочного и высадочного инструмента, пневматического и столярного инструмента, лезвий, ножей, буров, губок тисков.

У9, У9А — для инструмента, требующего твердости при наличии вязкости: дыропробивных штампов, кернеров, зубил для обработки камня, инструмента для обработки дерева и пластмасс, сегментов и вкладышей режущего аппарата уборочных машин.

У10, У11, У10А, У11А—для инструмента, не подвергающегося резким и сильным ударам: сверл, плашек, метчиков, разверток, резцов, фрез, ножовочных полотен, ножей бумаго- и табакорезательных машин, буровов для твердых пород, инструмента для болтового и гвоздильного производства.

У12, У13, У12А, У13А — для инструмента, не подвергающегося ударам и требующего очень высокой твердости: резцов, напильников, разверток, шаберов, бритв, волочильного инструмента, граверного инструмента и др.

Режимы термической обработки углеродистых инструментальных сталей приведены в табл. 8.2.

После закалки металлорежущие инструменты подвергают низкому отпуску (140...200 °С); ударный, штамповочный и деревообрабатывающий — среднетемпературному отпуску (250... 400 °С). Отпуск заметно повышает прочность и пластичность стали вследствие структурных изменений и частичного снятия внутренних напряжений.

Легированная инструментальная сталь (ГОСТ 5950—73) поставляется следующих марок:

стали для режущего и измерительного инструмента: неглубокой прокаливаемости: 7ХФ, 8ХФ, 9ХФ, 11ХФ (ИХ), 13Х.ХВ4 (ХВ5), В2Ф;

глубокой прокаливаемости: 9X1 (9Х), X, 12X1 (120Х,

ЭП430), 9ХС, ХГС, 9ХВГ, ХВГ, ХВСГ, 9Х5ВФ, 8Х6НФТ (85Х6НФТ), 8Х4ВЗМЗФ2 (ЭП570).

Стали для штампового инструмента следующие: для деформирования в холодном состоянии: Х6ВФ, Х12, Х12ВМ, Х12М, Х12Ф1, 7ХГ2ВМ, 6Х6ВЗМФС, (55Х6ВЗСМФ, ЭП569);

для деформирования в горячем состоянии: 7X3, 8X3, 5ХНМ, 5ХНВ, 5ХНВС, 5ХГМ, 4ХМФС (40ХСМФ), 4Х5В2ФС (ЭП958), 4Х5МФС, 4Х5МФ1С (ЭП572), 4ХЗВМФ (ЭИ-2), 4Х4ВМФС (ДИ-22), ЗХЗМЭФ, ЗХ2В8Ф, 4Х2В5МФ (ЭИ959), 4Х2В2МФС (ЭП641, 45Х2СВ2МФХ), 5ХЗВЗМФС (ДИ-23);

для ударного инструмента: 4ХС, 6ХС, 4ХВ2С, 5ХВ2С,

6ХВ2С, 6ХВГ.

Назначение марок легированной инструментальной стали:

7ХФ — рамные, круглые и ленточные пилы; деревообрабатывающие инструменты (топоры, долота); инструмент, работающий с ударными нагрузками (зубила, пуансоны);

8ХФ и 9ХФ — рамные, круглые и ленточные пилы; кернеры, штемпеля, ножи, матрицы и пуансоны штампов для холодной резки металлов;

11Х — метчики и другой режущий инструмент диаметром до 30 мм, закаливаемый в горячих средах;

13Х — шабера;

ХВ5 — резцы и фрезы при обработке с небольшой скоростью резания твердых материалов (валки с закаленной поверхностью) ;

В2Ф — спиральные сверла, метчики, развертки, роликовые ножи;

X — зубила для насечки напильников; кулачки, эксцентрики и пальцы, от которых требуется высокая твердость и износоустойчивость поверхности; гладкие и цилиндрические калибры; токарные, строгальные и долбежные резцы;

9ХС — сверла, развертки, метчики, плашки, гребенки, фрезы, машинные штемпеля, клейма;

ХВГ и 9ХВГ — измерительные и режущие инструменты, для которых повышенное коробление при закалке недопустимо; резьбовые калибры, протяжки, длинные метчики и развертки, плашки; лекала сложной формы; сложные и весьма точные штампы для холодных работ;

ХВГС — круглые плашки, развертки и другой режущий инструмент;

9Х5Ф и 9Х4ВФ — ножи, фрезы, пилы и другой деревообрабатывающий инструмент;

8Х4В4Ф1 — ножи для фрезерования древесины и другой деревообрабатывающий инструмент, работающий в тяжелых условиях с нагревом режущей кромки; пуансоны и зубила для рубки высокопрочных материалов;

9Х—валки для холодной прокатки, дрессировочные валки, клейма, пробойники, холодновысадочные матрицы и пуансоны, деревообрабатывающий инструмент;

Х6ВФ — резьбонакатный инструмент, деревообрабатывающий инструмент, ручные ножовочные полотна, матрицы, пуансоны и другой инструмент для холодной деформации;

Х12 — матрицы и пуансоны вытяжных, гибочных, формировочных, выгибных и просечных холодных штампов с высокой устойчивостью против истирания; волочильные доски и волоки, глазки для калибрования пруткового металла;

Х12М и Х12Ф1 —для тех же целей, что и марка Х12, но когда требуется большая вязкость; профилировочные ролики сложной формы; секции кузовных штампов сложных форм;

ЗХ2В8Ф — матрицы и пуансоны при горячих работах в весьма тяжелых условиях, штампы для отливки под давлением сплавов на медной основе, ножи для обрезки металла в горячем состоянии;

4Х8В2 — матрицы и пуансоны, работающие в тяжелых условиях нагрева, пресс-формы для пластмасс; формы для цветного литья под давлением;

7X3 и 8X3 — матрицы для горячевысадочных работ на прессах и горизонтально-ковочных машинах; формовочные и прошивные пуансоны при горячей гибке и обрезке; пуансоны и матрицы холодных штампов;

5ХНМ и 5ХГМ — молотовые штампы больших размеров;

5ХНВ и 5ХНСВ — молотовые штампы крупных и средних размеров;

4Х5В2ФС, 4Х5В4ФСМ, 4Х2В5ФМ и 4ХЗВ2Ф2М2 — штампы для горячего деформирования нержавеющих и жаропрочных сталей; пресс-формы для литья под давлением;

4ХС — зубила, обжимки, ножницы, штампы горячей вытяжки;

6ХС — пневматические зубила и штампы небольших размеров для холодной штамповки;

4ХВ2С — пневматический инструмент, зубила, обжимки, штампы для отливки под давлением сплавов на алюминиевой и магниевой основах;

5ХВ2С и 6ХВ2С — ножницы для холодной резки металла, пуансоны и обжимные матрицы для холодных штампов; резьбонакатные плашки; пресс-формы для литья под давлением; длительно работающий деревообрабатывающий инструмент;

6ХВГ — пуансоны сложной формы пробивных и прошивных холодных штампов, небольшие горячие штампы, когда требуется минимальное изменение размеров при закалке.

Инструментальная сталь (углеродистая и легированная) поставляется горячекатаной, кованой, калиброванной и шлифованной (серебрянка).

Быстрорежущая сталь (ГОСТ 19262—73). Поставляется следующих марок: Р18, Р9, Р6М5, Р14Ф4, Р18К5Ф2, Р9М4К8, Р6М5К5, Р10К5Ф5, Р9К5 и Р9КЮ.

Быстрорежущая сталь отличается высоким содержанием легирующих элементов, образующих специальные карбиды. Основными из них являются сложные карбиды вольфрама и ва-надия. Большая устойчивость этих карбидов против коагуляции при высоких температурах обеспечивает быстрорежущей стали высокую красностойкость и износоустойчивость.

Марки Р18 и Р9 обладают красностойкостью до температуры 600...610 °С. Они используются для обработки металлов с твердостью до 280... 320 НВ и относятся к группе нормальной производительности. Остальные марки относятся к группе повышенной производительности. Они обладают красностойкостью до 630... 650 СС и способны к обработке металлов со скоростями резания на 5... 10% выше, чем марки Р18 и Р9. Высокие режущие свойства сталь приобретает после термической обработки. Ковка быстрорежущей стали производится в интервале температур от 1125... 1150 до 900... 925 °С.

Отжиг применяется для уменьшения твердости и улучшения обрабатываемости. Быстрорежущая сталь подвергается изотермическому отжигу. Нагрев до температуры 860 °С (не выше!) со скоростью 100...200 °С/ч, выдержка 3...4 ч, охлаждение до температуры 720... 750 °С с любой скоростью, изотермическая выдержка в течение 2... 6 ч, охлаждение в печи до температуры 650... 600 °С, а затем на воздухе. Структура — сорбитообразный перлит, твердость НВ 217...255.

Карбидный отпуск применяется для отожженной стали с целью улучшения ее способности к холодному деформированию (волочению, прокатке, штамповке). Нагрев стали до 650... 780 °С и последующее быстрое охлаждение (в воде или масле).

Закалка применяется для получения высокой твердости, из* носоустойчивости и краскостойкости стали. Температура закалки колеблется от 1200 до 1300 °С в зависимости от размеров, конфигурации и условий работы инструменты (табл. 8.3).

Инструменты для закалки медленно нагревают до температуры 750...800 °С. Окончательный нагрев производят быстро

в соляных ваннах (BaCU), выдержка от 1 до 6 мин в зависимости от сечения (диаметра, толщины) инструмента.

Т а б л и ц а 8.3

 Инструмент простой формы охлаждают в масле. Для сложных инструментов применяют ступенчатую или прерывистую закалку по одному из следующих режимов:

охлаждение в расплавленной соли NaN03 или KNO2 при температуре 400... 550 °С с выдержкой 2... 5 мин, а затем на воздухе. Применяется для инструментов сложной формы больших размеров;

охлаждение в расплавленных солях ЫаЫОз и NaN02 или в смеси щелочей NaOH и КОН при температуре 225... 300 °С с выдержкой до 30... 40 мин. Применяется для инструмента очень сложной формы или больших размеров (диаметром и высотой более 80... 90 мм);

охлаждение в масле с температурой 100... 110 °С в течение 3,5 мин с последующим переносом в печь с температурой 560 °С, выдержкой в ней в течение 1 ч и охлаждением в воздухе. Применяется для очень крупных инструментов для предупреждения трещин.

Отпуск применяют для снятия внутренних напряжений и превращения остаточного аустенита в мартенсит (вторичный), что повышает твердость на 1... 2 единицы HRC и обеспечивает высокую красностойкость стали. На практике применяется трехкратный отпуск путем нагрева в расплавленных солях (СаС12 — 50 %, ВаС12 — 30 и NaCl — 20 %) до температуры 560 °С, выдержки в течение 60... 90 мин и последующего охлаждения на воздухе.

Обработка холодом путем охлаждения инструмента до температуры ниже —78 °С позволяет превратить нераспавшийся аустенрт в мартенсит. Обработку холодом следует производить сразу после закалки (не позже 1 часа). Так как обработка холодом приводит к росту внутренних напряжений, а положительные стороны этой обработки оказываются незначительными, то она применяется редко и только для несложного по форме инструмента.

Низкотемпературное цианирование применяется для повышения стойкости режущих кромок инструмента. Насыщение поверхностного слоя азотом производится на глубину 0,015...

0,04 мм, что приводит к увеличению поверхностей твердости до 1000 HV.

Обработка паром применяется для повышения стойкости инструмента. Окончательно термообработанный и заточенный инструмент подвергается воздействию пара при температуре
550.. .560 °С в герметически закрытой реторте в течение 60 мин. Затем температура снижается до 300... 400 °С, и подача пара прекращается. На поверхности инструмента образуется темносиняя пленка магнитной окиси железа FезO4 толщиной 1...2 мк. Это обеспечивает повышение стойкости инструмента в 1,5 раза.

Рекомендации по выбору марок быстрорежущей стали различных режущих инструментов приведены в табл. 8.4.

Сортамент быстрорежущей стали: горячекатаная круглого (ГОСТ 2590—71) и квадратного (ГОСТ 2591—71) сечений; кованая (ГОСТ 1133—71); полосовая (ГОСТ 4405—75); калиброванная (ГОСТ 7417—75); серебрянка (ГОСТ 14955—77) диаметром 1...25 мм; кованые цилиндры (шайбы) диаметром

100...200 мм с отношением высоты к диаметру 0,8... 1,3 (ГОСТ 19265—73); пластинки к резцам (ГОСТ 2379—77).

Металлокерамические твердые сплавы (ГОСТ 3882—74) получаются спеканием карбидов вольфрама, титана, тантала и других тугоплавких металлов с порошкообразным кобальтом. Твердые сплавы отличаются высокой красностойкостью (до 1000 °С и выше), позволяющей обрабатывать металлы резанием с большими скоростями (в 5... 10 раз большими, чем ин-

струментом из быстрорежущей стали). Недостатком сплавов является сравнительно высокая хрупкость. В зависимости от природы карбидных зерен и структуры сплавы делятся на три группы: вольфрамовую, титановольфрамовую и титанотанталовольфрамовую.

Рекомендации по применению твердых сплавов приведены в табл. 8.5.

Твердые сплавы в виде пластин соединяют с крепежной частью инструмента пайкой или специальными высокотемпературными клеями. Многогранные твердосплавные пластины закрепляют прихватами, винтами, клиньями и т. д. Мелкоразмерные твердосплавные инструменты изготовляют в виде припаиваемых к хвостовикам твердосплавных стержней и коронок или целиком из твердого сплава.

Т а б л и ц а 8.5

содержание   ..  40  41  42  43  44  45  46  47  48  49  50  ..