Stáhnout prezentaci
Prezentace se nahrává, počkejte prosím
1
DTB Technologie obrábění Téma 3
NÁSTROJOVÉ MATERIÁLY
2
Úvod Požadavky Tvrdost, odolnost proti opotřebení, tepelná vodivost, pevnost v ohybu, houževnatost - při vysokých teplotách - po dostatečně dlouhou dobu Druhy nástrojových materiálů Nástrojové oceli, slinuté karbidy, cermety, řezná keramika, supertvrdé materiály
3
Zařazení nástrojových materiálů podle normy ISO 513 [H-I1/58]
4
Oblasti použití nástrojových materiálů [H-I1/57a]
5
Technologické parametry řezných materiálů [H-I1/57]
6
1 Nástrojové oceli Rozdělení, označování, vlastnosti a užití nástrojových ocelí [H-I1/59]
7
3.1 Nástrojové oceli nelegované
Teplota břitu do 200° C, řezné rychlosti do 15 m.min-1 Tepelné zpracování kalení až 770° C do vody nebo 790 až 890° do oleje, popouštění při 100 až 250° C, tvrdost 64 HRC 3.2 Nástrojové oceli legované Karbidotvorné legující prvky Cr, V, W, Mo – vytváří tvrdé a až do vysokých teplot stálé karbidy. Další legující prvky Ni, Si, Co nejsou karbidotvorné. Teplota břitu 250 až 350° C, řezné rychlosti 15 až 25 m.min-1 kalení až 350° C do oleje, popouštění při 100 až 250° C, tvrdost 64 HRC Použití všechny druhy řezacích, stříhacích a tvářecích nástrojů
8
1.3 Rychlořezné oceli RO – rychlořezné ocel HSS – High Speed Steel
Obsahují karbidotvorné prvky W, Cr. V a nekarbidotvorný Co Uhlíku obsahují méně než 1% Teplota břitu 500 až 600° C, řezné rychlosti 25 až 50 m.min-1 Tepelné zpracování kalení až 1270° C na vzduchu nebo do oleje, popouštění při 550 až 580° C, tvrdost 64 HRC Použití – vysocevýkoné řezné nástroje
9
Rychlořezné oceli vyrobené práškovou metalurgií
Tekutá ocel se rozprašuje tryskami a potom lisuje do polotovarů Velmi jemná struktura a rovnoměrné rozložení karbidů Zlepšená houževnatost a stálost Výroba ocelí s vyšším obsahem legur Metoda ASP (Anti-Segregation-Process) Rychlořezné oceli povlakované Zvýšení trvanlivosti nástrojů Metoda PVD (Physical Vapour Deposicion = fyzikální napařování) – pod 600° C
10
2 Slinuté karbidy Slinuté karbidy – SK – produkt práškové metalurgie – různé karbidy a kovové pojivo Karbid wolframu WC, karbid titanu TiC, karbid tantalu TaC, karbid niobu NbC, pojivo kobalt Co SK nepovlakované, SK povlakované
11
2.1 Nepovlakované slinuté karbidy
Slinuté karbidy typu P – WC+TiC+Co Obrábění materiálů, které tvoří dlouhé třísky – oceli na odlitky, temperovaná litina, feritické korozivzdorné oceli. Modrá barva. Označení: P05, P10, P20, P30, P40, P50 SK skupiny P [H-I1/61]
12
Slinuté karbidy typu M – WC+TiC+TaC+Co
Obrábění materiálů, které tvoří dlouhé a střední třísky - lité oceli, manganové oceli, austenické korozivzdorné oceli, tvárné litiny. Žlutá barva. Označení: M10, M20, M30, M40 SK skupiny M [H- I1/61]
13
Hrubozrnný SK skupiny K [H-I1/61]
Slinuté karbidy typu K – WC+CO Obrábění materiálů, které tvoří krátké a drobivé třísky – litiny, neželezné slitiny a nekovové materiály. Červená barva. Označení: K05, K10, K20, K30, K40 Hrubozrnný SK skupiny K [H-I1/61]
14
Jemnozrnný SK skupiny K [H-I1/61]
15
Složení a vlastnosti slinutých karbidů skupiny P, M, K [KP/62, H-I1/62]
16
Slinuté karbidy typu N Obrábění neželezných kovů – slitiny hliníku, nekovové materiály. Zelená barva. Označení: N05, N10, N25 Slinuté karbidy typu S Obrábění žáropevných slitin na bázi Ni, Co, Fe, Ti. Hnědá barva. Označení: S05, S10, S25, S30 Slinuté karbidy typu H Obrábění zušlechtěných ocelí o pevnosti nad 1500 MPa a tvrzených kokilových litin. Šedá barva. Označení: H01, H05, H10, H15, H25
17
2.2 Povlakované slinuté karbidy
Otěruvzdorné vrstvy na běžných SK Jednovrstvé povlaky – TiC nebo TiCN, případně TiN – tlouštˇka až 13 µm Vícevrstvé povlaky - dvě, tři a více vrstev – TiC+Al2O3, TiC+TiN, TiC+TiCN+TiN, TiC+Al2O3+TiN Pozitiva povlakování Zvýšená trvanlivost břitu Nižší řezné síly Možnost vyšších řezných a posuvových rychlostí Možnost obrábění nasucho Snažší obrábění tvrdých materiálů do 65 HRC
18
Vícevrstvý povlak (Kennametal USA) [H-I1/66]
19
Metody povlakování Metoda CVD – Chemical Vapour Deposition = chemické napařování z plynné fáze probíhá za vysokých teplot (900 až 1200° C) vrstvy až 13 µm nelze povlakovat ostré hrany Metoda PVD – Phisical Vapour Deposition = fyzikální napařování probíhá za nižších teplot (pod 600° C) vyžaduje důkladnější přípravu povrchu umožňuje povlakovat ostré hrany
20
Základní vlastnosti vybraných povlaků [H-I1/70]
21
3 Cermety Řezný materiál obsahující tvrdé částice (TiC, TiN, TiCN, TaN) v kovovém pojivu (Ni, Mo, Co) CERamics + METal – kombinace vysoké tvrdosti a houževnatosti Vlastnosti Vysoká pevnost hřbetních ploch a odolnost proti vymílání Vysoká chemická stabilita a tvrdost za tepla Nízký sklon k tvorbě nárůstku a k opotřebení oxidací Použití Obrábění na čisto, stabilní obráběcí proces, obrábění „nasucho“ Složení vybraných cermetů Krupp Widia Gmb označení TTI TiC+TiN+Co Sumitomo označení T12A TaN+TiN+Mo+Ni
22
Schéma struktury cermetu [H-I1/73]
23
4 Řezná keramika 4.1 Oxidická keramika
Řezná keramika na bázi oxidu hlinitého Al2O3 Čistá keramika Al2O3 Polosměsná keramika Al2O3+ZrO2+CoO Směsná keramika Al2O3+TiC, Al2O3+ZrO2+TiO Al2O3+TiC+TiN
24
Vybrané druhy řezné keramiky [KP/66]
Označení Složení Vlastnosti Použití Čistá DISAL 100 99% Al2O3 Vysoká tvrdost a odolnost proti opotřebení za vysokých teplot (1200oC). Řezné rychlosti až 1000 m.min-1 Obrábění šedé litiny a konstrukčních ocelí nepřerušovaným řezem. Polo- směsná DISAL 210 DISAL 220 DISAL 230 Al2O3 + + ZrO2 Vysoká tvrdost, odolnost proti opotřebení za vysokých teplot, Zvýšená houževnatost Obrábění šedé, sférické i temperované litiny, zušlechtěných konstrukčních ocelí i rychlořezných ocelí Směsná DISAL 310 DISAL 320 + TiC Vysoká tvrdost a houževnatost, zvýšená odolnost proti teplotním šokům Obrábění kalených ocelí plynulým i přerušovaným řezem, lze použít chladicí kapalinu. Dokončovací frézování.
25
Čistá keramika Al2O3 [H-Il/75]
26
Polosměsná keramika Al2O3+15% ZrO2 [H-I1/75]
27
Směsná keramika Al2O3 +TiC [H-I1/75]
28
4.2 Nitridová keramika Řezná keramika na bázi nitridu křemíku
Si3N4, Si3N4+TiN, Si3N4+Y2O3 Vysoká odolnost proti mechanickému porušení břitu Vysoká tvrdost za tepla Použití – obrábění litin za sucha, řezná rychlost až 400 m.min-1
29
Nitridová keramika Si3N4+TiC [H-I1/75]
30
4.3 Vyztužená keramika Oxidická nebo nitridová keramika vyztužená vlákny SiC (whiskery) - (20 až 30) % objemu Whiskery – vlákna o průměru d(0,5 až 1,0) µm a délce l = (10až20)d Zvýšená odolnost proti vydrolování a vylamování ostří Vyšší odolnost proti oxidaci Vyšší řezné výkony
31
Nitridová keramika Si3N4 vyztužená SiC whiskery [H- I1/75]
32
5 Super tvrdé řezné materiály
Nejtvrdší řezné materiály Polykrystalický kubický nitrid bóru PKNB a polykrystalický diamant PD Vysoká pořizovací cena Segmenty využívané na vyměnitelných břitových destičkách
33
Fyzikální vlastnosti supertvrdých řezných materiálů [H-I1/78]
34
5.1 Polykrystalický nitrid bóru
Provedení - monolitní vyměnitelná destička - povlak nanesený na SK - řezná část připojená na SK Vlastnosti - obsah CBN 60 až 93% - vysoká tvrdost za tepla až do 2000 - vysoká lomová houževnatost - vysoká tepelná vodivost - vysoká odolnost proti abrazivnímu opotřebení - dobrá chemická stabilita během obrábění Použití Obrábění - kalené oceli, tvrzené litiny
35
Mikrostruktura kubického nitridu bóru [Garant146]
36
Obecné trendy vlastností PKNB [Garant147]
37
5.2 Polykrystalický diamant
Provedení - jemné krystaly diamantu jsou spojovány slinováním za vysokých teplot a tlaků - břity z PD jsou zakotveny ve vyměnitelné břitové destičce ze SK Vlastnosti - nejtvrdší materiál - nelze použít k obrábění železných materiálů, afinita s uhlíkem - nevhodný k obrábění houževnatých a vysokopevných materiálů - vyžaduje stabilní podmínky obrábění, tuhé stroje a nástroje - umožňuje aplikaci vysokých řezných rychlostí Použití Obrábění neželezných a nekovových materiálů
38
Porovnání nákladů na obrábění nástrojem z SK a PKD [ Garant148]
39
6 Brousicí materiály 6.1 Standardní brousicí materiály
Brousicí materiály typu Al2O3 (umělý korund, elektrit) Brousicí materiály typu SiC (karborundum) Označování standardních brousicích materiálů dle ČSN ISO 525 ( ) Charakteristiky - druh, zrnitost, tvrdost, struktura, pojivo Příklad označení A 36 L V Zrnitost 36 střední Tvrdost L střední Struktura 5 polohutná Pojivo V keramické
40
Specifikace brousicích materiálů Al2O3 a SiC - ČSN 22 4501 a ČSN ISO 525 (22 4503)
Označení Charakteristika Vyjádření ČSN ČSN ISO 525 ( ) SiC černý C 48 C SiC zelený C 49 Al2O3 bílý A 99 B Al2O3 barvený A 99 Druh Al2O3 růžový A 94 Al2O3 manganový A 98 M A Al2O3 hnědý A 96 Al2O3 zirkonový A 97 E Al2O3 mikrokrystalický A 97 M Al2O3 polokřehký A 97 P velmi hrubá 250, 200, 160 není hrubá 125, 100, 80, 63 4,5,6,7,8,10,12,14,16, 20,22,24 střední 50, 40, 32, 25 30,36,40,46,54,60 Zrnitost jemná 20, 16, 12, 10 70,80,90,100,120,150,180 velmi jemná 8, 6, 6 220,240,280,320,360, 400,500,600,800,1000,1200 zvlášť jemná 4, 3, M32, M22, M15 velmi měkký G, H měkký I, J, K A,B,C,D,E,F,G,H,I,J,K Tvrdost L, M, N, O L,M,N,O,P,Q tvrdý P, Q, R, S R,S,T,U,V,W,X,Y velmi tvrdý T, U zvlášť tvrdý V, W, Z velmi hutný 1, 2 hutný 3, 4 Struktura polohutný 5, 6 0,1,2,3,4,5,6,7,8, pórovitý 7, 8 9,10,11,12,13,14 atd. velmi pórovitý 9, 10 zvlášť pórovitý 11, 12, 13 keramické V silikátové S pryžové R pryžové s výztuží RF Pojivo umělá pryskyřice B umělá pryskyřice s výztuží BF, BF-Flex BF šelakové E magneziové Mg polyuretanové U
41
Doporučení pro volbu standardních brousicích materiálů
Druh – podle materiálu obrobku Al2O3 – ocel, ocel na odlitky, temperovaná litina, tvrdý bronz Zrnitost – podle požadované drsnosti broušené plochy, čím vyšší požadavek, tím jemnější zrnitost ČSN ISO Zrnitost vyjadřuje počet ok kontrolního síta na jeden palec (25,4 mm) čím vyšší číslo, tím jemnější zrno ČSN Zrnitost vyjadřuje rozměr brousicího zrna (zrnitost x 10 = rozměr zrna v µm) čím vyšší číslo, tím hrubší zrno Tvrdost - je identifikovaná soudržností hmoty brousicího materiálu. Pravidlo „Čím tvrdší broušený materiál, tím měkčí materiál brousicí“ . Samoostření, uvolňování otupených zrn Struktura - vyjadřuje vzdálenost mezi brousicími zrny nebo také hutnost. Čím menší číslo, tím je vzdálenost mezi zrny menší a hutnost větší a naopak. Hutná struktura – broušení tvrdých a křehkých materiálů. Pórovitá struktura materiály – broušení houževnatých materiálů
42
6.2 Diamantové brousicí materiály
Diamantové brousicí materiály jsou naneseny na pracovní část brousicího nástroje Pojiva – kovová a pryskyřicová Charakteristika - základní surovina diamantových zrn - druh diamantového prášku - zrnitost - koncentrace diamantů Použití - broušení tvrdých a těžko obrobitelných materiálů - jemné dokončovací broušení - ostření řezných nástrojů se slinutými karbidy - dokončovací broušení a lapování
43
6.3 Brousicí materiály z kubického nitridu bóru
Zrna kubického nitridu bóru jsou nanesena na pracovní část brousicího nástroje Pojiva – organická, kovová a keramická Charakteristika - zrnitost - koncentrace KNB Použití - broušení tvrdých a těžko obrobitelných materiálů - ostření řezných nástrojů se slinutými karbidy - tvarové broušení zplna
44
DTB Technologie obrábění Konec přednášky + Téma 3 NÁSTROJOVÉ MATERIÁLY Děkuji za pozornost
Podobné prezentace
© 2024 SlidePlayer.cz Inc.
All rights reserved.