Материалы для абразивных инструментов

Содержание реферата

 

Введение   ………………………………………………………………………………………………………………………2

1 Цель и задачи  работы  …………………………………………………………………………………………………3

2 Материалы для лезвийных инструментов  …………………………………………………………………3

  2.1 Виды и марки материалов  для изготовления режущего лезвийного  инструмента, их состав и свойства  ……………………………………………………………………………………………………….4

  2.2 Области применения материалов  различных марок  …………………………………………….4

3 Материалы для абразивных инструментов  ………………………………………………………………..5

  3.1 Виды и марки абразивных  материалов, их состав и свойства  ……………………………..6

  3.2 Области применения абразивных  материалов различных марок  ……………………….8

Выводы  …………………………………………………………………………………………………………………………….9

Список использованных источников  ……………………………………………………………………………10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 Процесс резания сопровождается  большим давлением на режущий  инструмент, трением и тепловыделением. Такие условия работы выдвигают  ряд требований, которым должны  удовлетворять материалы, предназначенные  для изготовления режущего инструмента. Инструментальные материалы должны  иметь высокую твердость, превышающую  твердость обрабатываемого материала. Высокая твердость материала  режущей части инструмента может  быть обеспечена физико-механическими  свойствами материала (алмазы, карбиды  кремния, карбиды вольфрама и  др.) или его термической обработкой (закалка и отпуск).

1 Цель и задачи  работы

1) Изучить материалы для лезвийных  и абразивных  инструментов.

2) Ознакомиться с видами и  марками материалов для изготовления  режущего инструмента, их составом и свойствами.

3)   Определить области применения  лезвийных и абразивных   материалов  различных марок..

   2 Материалы для лезвийных инструментов

   На лезвийный инструмент (токарные резцы, развертки, сверла, фрезы и т.п.) в зоне резания воздействуют высокотемпературное поле (300…800°С), высокое давление (более 500 МПа) и высокое истирающее воздействие стружки. Кроме того, на него оказывает влияние агрессивная физико-химическая среда (особенно при использовании СОТЖ). Чтобы противодействовать этим воздействиям инструмент должен изготавливаться из специальных материалов, обладающих особыми физико-механическими и технологическими свойствами: высокой твердостью, прочностью, пластичностью, температуростойкостью, высоким сопротивлением схватываемости с обрабатываемой поверхностью. Кроме того, инструментальный материал должен иметь высокую износостойкость, низкую склонность к трещинообразованию, хорошую свариваемость или способность к соединению пайкой, низкую стоимость и высокую технологичность.

  Режущие инструменты изготавливают  целиком или частично из инструментальных  сталей, твердых сплавов (вольфрамовых, вольфрамотитановых, вольфрамотитанотанталовых и безвольфрамовых), минералокерамихи, оксидной керамики, сверхтвердых материалов, алмазов и композитов.

  2.1 Виды и марки материалов для изготовления режущего лезвийного инструмента, их состав и свойства

    Инструментальные стали подразделяются на углеродистые общего назначения (У9, У10, У10А, У12А) для изготовления ручного режущего инструмента; низколегированные, легированные хромом, ванадием, кремнием и марганцем (также для ручного инструмента); быстрорежущие для изготовления инструментов, работающих со скоростями резания 20… 50 м/мин. Последние широко применяются в промышленности и делятся на стали обычной производительности, работающие со скоростями резания до 20 м/мин (марок Р9, Р12, Р]8, Р6М5, Р9КЮ и др.), стали повышенной производительности для скоростей резания до 50 м/мин (марок Р6М5К5, 10Р6М5ФЗ, Р10К5Ф5 и др.) и порошковые стали, работающие со скоростями резания до 70 м/мин (марок Р6М5К5М, Р6М5К50М, ЮР6М5К5ФЗОМ).

  Особенность обозначения сталей: цифра перед буквой Р показывает содержание углерода в десятых долях процента, цифра после буквы Р показывает процентное содержание вольфрама; для порошковых сталей окончание М обозначает мелкую структуру, ОМ — особо мелкую структуру.

  Металлокерамические твердые  сплавы состоят из тонко измельченных  карбидов тугоплавких металлов (вольфрам, титан, тантал), соединенных цементирующим  металлом — кобальтом. Сплавы  имеют высокую температуростойкость (благодаря наличию карбидов тугоплавких металлов), твердость и износостойкость, допускают скорость резания 100… 150 м/мин.

  Сверхтвердые материалы включают  в себя синтетические алмазы  и материалы на основе кубического  нитрида бора (композиты).

  Алмаз как инструментальный  материал бывает двух разновидностей: баллас (АБС), который применяют для обработки деталей из стеклопластика со скоростями резания 450 м/мин, и карбонадо (АСПК) — для обработки алюминиевых и медных сплавов

  Композиты — синтетический  материал, по твердости не уступающий  алмазу, превосходящий его по  температуростойкости и инертный к железу. Выпускается следующих марок: композит 01 {эльбор-Р), композит 02 (бечбор), композит 05 и 5-И (шмит), композит 09 (ПТНБ-ИК), композит Ю (гексагонит-р).

    2.2 Области применения материалов различных марок

Титановольфрамовые сплавы группы ТК (Т5К10, Т5К12, Т14К6, Т30К4) применяют для обработки всех видов сталей.

  Вольфрамотитанотанталовые сплавы группы ТТК применяют на черновых операциях со снятием толстых стружек.

  В группу безвольфрамовых твердых сплавов входят КНТ-16 и ТН-20. Их используют для получистового и чистового точения и фрезерования чугуна, углеродистых сталей и цветных сплавов.

  Минералокерамика — инструментальный материал на основе оксида алюминия AI2O3, обладающий большими, чем у твердых сплавов, твердостью и температуростойкостьто, но меньшей ударной вязкостью. Поэтому инструмент из минералокерамики используют только для чистовой обточки и расточки деталей из высокопрочных чугунов, закаленных сталей и для резания неметаллических материалов со скоростями до 200 м/мин. Различают оксидную (белую), оксидно-карбидную, оксидно-нитридную керамику и керметы.

  В группу вольфрамовых твердых  сплавов входят В КЗ, ВКЗМ, ВК4, ВК60М, ВК6М, ВК8, ВК10ОМ и др. Их рекомендуется использовать при обработке чугуна, цветных сплавов и труднообрабатываемых материалов с небольшими скоростями резания.

 

  3 Материалы для абразивных  инструментов

    Абразивы (от латинского abrasio - соскабливание) – зернистые или порошкообразные вещества. Они предназначены для оснащения рабочей части режущих инструментов.

  Измельченный обогащенный абразивный  материал, твердость которого превышает  твердость обрабатываемого материала  и который способен в измельченном  состоянии осуществлять обработку  резанием, называют шлифовальным.

  Естественными абразивами являются: корунд, наждак, гранат, кремень, полевой  шпат, пемза и др.

  В промышленности наиболее  распространены искусственные абразивы: электрокорунд, карборунд и карбид  бора.

  Абразивный материал применяется  главным образом в виде абразивного  инструмента. Абразивные инструменты  производят из порошков, получаемых  размельчением природных минералов  или изготовляемых в специальных  условиях. Такие порошки отличаются  различной зернистостью, т.е. размерами  отдельных зерен.

  Геометрические характеристики  каждого зерна таковы, что на  нем образуются все элементы  режущего клина. Особое внимание  обращают на однородность свойств  зерен. Зерна, выполненные из кварцевого  песка, наждака, корунда, могут иметь  существенное рассеяние свойств, отчего снижается качество режущего  инструмента. Из порошков изготовляют  шлифовальные круги различной  формы, бруски, абразивные головки, сегменты, предназначенные для производства  специальных абразивных инструментов.

  Основными достоинствами абразивных  материалов являются их высокие  твердость, износо- и теплостойкость. Эти материалы позволяют обрабатывать заготовки со скоростью резания до 120 м/с, а в отдельных случаях и более. Такие инструменты дают возможность проводить окончательную обработку заготовок, имеющих высокую твердость, полученную после термической обработки. Такие заготовки, как правило, не подлежат обработке лезвийным инструментом.

  В промышленности имеются  четкие рекомендации по применению  каждого вида абразивов для  обработки заготовок из различных  материалов. Так, инструменты из  черного карбида кремния используют  для обработки заготовок из  материалов с низкой прочностью  на разрыв, а также из вязких  материалов и сплавов; электрокорундовые  круги служат для обработки  заготовок из материалов с  высокой прочностью на разрыв. В ряде случаев используют  порошки в натуральном виде, их  называют "свободный абразив". Они применяются для доводочных (притирочных) работ. Абразивные пасты, использующие оксид хрома и  венскую известь, хороши для полировальных  работ. Пасты наносят на движущиеся  устройства (полировальники), совершающие  вращательное или возвратно-поступательное  движение.

       3.1 Виды и марки абразивных материалов, их состав и свойства

  Абразивы подразделяются на природные (кварц, корунд) и искусственные, получаемые промышленным способом (карборунд, электрокорунд, техническая дробь).

 Кварц – минерал (оксид кремния), широко распространенный в природе  в виде песка, песчаников, кварцитов. Кварцевый песок – первый абразив, который благодаря доступности  и небольшой стоимости длительное  время использовался при распиловке  камня штрипсовыми (полосовыми) и канатными пилами. Его применяли только в свободном состоянии, подавая с водой в пропилы под режущую часть пилы. В настоящее время этот древнейший абразив сохранил лишь частичное применение при распиловке камня неармированными канатными пилами. Изредка кварц (в виде кварцевого песка) используют также при изготовлении инструмента для тонкой шлифовки (лощения).

  Корунд (оксид алюминия) – минерал, обладающий высокой твердостью  и ударной вязкостью. В настоящее  время корунд практически заменен  искусственными абразивами.

  Карборунд (карбид кремния) –  химическое соединение кремния  с углеродом, получаемое плавкой  в электропечах при температуре  около 2200 °С. Сырьем служат кварцевый  песок и углеродистые вещества  – нефтяной кокс и антрацит. Абразивная промышленность выпускает  два вида карборунда: черный (КЧ), содержащий не менее 9.5 % кремния, и зеленый (КЗ) – не менее 97 %.

  Зерна карборунда имеют кристаллы  многогранников пластинчатой и  игольчатой формы, длина которых  в 2—3 раза больше их поперечного  сечения.

  Из карбида кремния получают  шлифзерно, шлифпорошки и микропорошки, используемые при изготовлении различного инструмента для шлифовки, калибровки и профилировки камня. Раньше карборунд широко применялся также при распиловке камня как в свободном, так и в связанном состоянии (дисковые абразивные пилы). Абразив закреплялся на корпусе инструмента в бакелитовой или керамической связке. В настоящее время при распиловке камня он полностью вытеснен алмазными пилами и имеет единичное использование в свободном состоянии при распиловке прочных пород канатными пилами.

  Электрокорунд – искусственный  корунд на основе природного  корунда в его кристаллической  форме, получаемый путем восстановительной  плавки пород, богатых глиноземом (чистый глинозем или бокситы), в электропечах при температуре  около 2000 °С. Твердость его больше, чем у природного корунда.

  Зерна электрокорунда имеют  шероховатую поверхность и более  простую конфигурацию, чем зерна  карборунда.

  В зависимости от содержания  корунда электрокорунд изменяет  цвет, структуру и свойства. Это  обусловило его подразделение  на нормальный (алунд), белый (корракс) и монокорунд.

  Нормальный электрокорунд (содержание  корунда 93—95 %) имеет коричневый  цвет и характеризуется высокой  механической прочностью зерен  при их повышенной вязкости, что  обеспечивает эффективную работу  камнеобрабатывающего инструмента  с переменными нагрузками. Используется  он в производстве инструмента  на керамических и органических связках для шлифовки, калибровки и профилировки камня (преимущественно марки 13А и 14А).

  Белый электрокорунд (содержание  корунда 98—99 %) более однороден по  своему химическому составу и  физическим свойствам по сравнению  с нормальным электрокорундом  и имеет одинаковую с ним  область применения.

  Монокорунд (содержание корунда до 99 %) обладает повышенной режущей способностью. Его выпускают в виде шлиф-  зерна и шлифпорошка, используемых для тех же целей, что и другие разновидности электрокорунда.

  Зерна монокорунда являются в большей части монокристаллами (а не их осколками). Они имеют большее, по сравнению с другими видами электрокорунда, число граней и меньше дефектов (раковин, пустот и т. п.).

  Техническая дробь– металлический абразив, широко используемый при распиловке прочных изверженных пород гладкими штрипсовыми пилами, а также для их грубой шлифовки (обдирки), т. е. в свободном состоянии. Дробь характеризуется невысокой стоимостью и простотой классификации и рекуперации. Изготавливается она из чугуна и стали в соответствии с ГОСТ 11964—81 Е. В зависимости от вида металла и формы различают следующие марки дроби: ДЧЛ – дробь чугунная литая, ДЧК – чугунная колотая, ДСЛ – стальная литая, ДСК – стальная колотая, ДСС – стальная рубленая из проволоки (сечка), ДСЛБ – стальная литая буровая.

    3.2 Области применения абразивных материалов различных марок

Электрокорунд нормальный  13А

  Применяется  при изготовлении  абразивного инструмента , шлифовальной шкурки, при производстве абразивных паст, для свободного шлифования поверхностей вязких металлов и легированных сталей обладающих высоким механическим сопротивлением, при механической обработке стекла и дерева, в порошковой металлургии.