Stručná diskusia o klasifikácii materiálu nástroja

 

V rôznych podmienkach existujú rôzne metódy rezania a v takýchto prípadoch si rezné nástroje vyžadujú určité jedinečné vlastnosti. Na dosiahnutie tohto výkonu sú rezné nástroje vyrobené z rôznych materiálov. Výber materiálu pre konkrétnu aplikáciu závisí od spracovávaného materiálu, typu obrábania a množstva a kvality produktu.

Materiály nástrojov možno rozdeliť do niekoľkých kategórií podľa použitého materiálu:

 

1. Uhlíková nástrojová oceľ

2. Vysokorýchlostná oceľ (HSS)

3. Slinutý karbid

4. Keramické nástroje

5. Kubický nitrid bóru (CBN)

6. Diamantové nástroje

 

 

I Uhlíková nástrojová oceľ

 

Uhlíková nástrojová oceľ je lacný nástroj na rezanie kovov používaný na nízkorýchlostné obrábacie operácie. Tieto rezné nástroje z obyčajnej uhlíkovej ocele obsahujú 0.6-1,5 % uhlíka a veľmi malé množstvá (menej ako 0,5 %) mangánu a kremíka. Ostatné kovy ako chróm a vanád sa pridávajú na úpravu tvrdosti a veľkosti zrna.

 

Oceľ s vysokým obsahom uhlíka je odolná voči opotrebovaniu a je schopná udržať ostrú reznú hranu. Uhlíková nástrojová oceľ má dobrú opracovateľnosť, ale tento materiál rýchlo stráca svoju tvrdosť pri teplote okolo 250 stupňov.

 

Preto ho nemožno použiť vo vysokoteplotných aplikáciách, a preto je možno nenahraditeľný v niektorých súčasných obrábacích operáciách.

 

Nástroje z uhlíkovej ocele sa používajú pre špirálové vŕtačky, frézovacie nástroje, sústružnícke a tvarovacie nástroje a sú vhodné pre mäkké materiály ako mosadz, hliník a horčík.

 

Teplotná odolnosť: do 450 stupňov

Tvrdosť: do 65 HRC

 

 

II Vysokorýchlostná oceľ (HSS)

 

▲ HSS

 

Rýchlorezná oceľ je typ ocele s vysokým obsahom uhlíka, ktorá obsahuje veľké množstvo legujúcich prvkov, ako je volfrám, molybdén a chróm. Tieto prvky zlepšujú kaliteľnosť, húževnatosť a odolnosť proti opotrebeniu a poskytujú vyššiu rýchlosť úberu kovu.

 

Pri miernej teplote okolo 650 stupňov stratí svoju tvrdosť.

 

Preto by sa na predĺženie životnosti nástroja mala používať chladiaca kvapalina. Rýchlorezná oceľ môže byť opakovane použitá prebrúsením. Určité povrchové úpravy sa aplikujú na rýchloreznú oceľ, aby sa zlepšil jej výkon.

 

Povrchové úpravy používané pri rýchloreznej oceli:

Leštenie:Znižuje trenie

Nitridácia:Zvyšuje odolnosť proti opotrebovaniu

Chrómovanie:Znižuje trenie

Oxidácia:Znižuje trenie

 

Materiály z rýchloreznej ocele možno použiť na výrobu: vrtákov, fréz, preťahovačiek atď.

 

Rozsah reznej rýchlosti: Vc=30-50 metrov/min

Teplotná odolnosť: do 650 stupňov

Tvrdosť: do 67 HRC

 

 

III Slinutý karbid

 

▲ Slinutý karbid

 

Nástroje zo slinutého karbidu sa vyrábajú pomocou techník práškovej metalurgie. Sú zložené z volfrámu, tantalu a karbidov titánu s kobaltom ako spojivom (ak je spojivom nikel alebo molybdén, označuje sa ako cermet).

 

Nástroje zo slinutého karbidu sú extrémne tvrdé a vydržia veľmi vysokorýchlostné rezné operácie.

 

Nástroje zo slinutého karbidu nestrácajú svoju tvrdosť pri teplotách do 1000 stupňov.

 

Nástroje s vysokým obsahom kobaltu sa používajú na hrubovanie, zatiaľ čo nástroje s nízkym obsahom kobaltu sa používajú na konečnú úpravu.

 

Rozsah reznej rýchlosti:Vc=60-200 metrov/min

Teplotná odolnosť:Až 1000 stupňov

Tvrdosť:Až do 90 HRC

 

 

IV Keramické materiály

 

▲ Keramické

 

Najbežnejšími keramickými materiálmi sú oxid hlinitý a nitrid kremíka. Prášok keramického materiálu sa zhutňuje do požadovaného tvaru a potom sa speká.

 

Keramické nástroje sú chemicky inertné a odolné voči korózii, s vysokou pevnosťou v tlaku. Zostávajú stabilné pri teplotách do 1800 stupňov, fungujú 10-krát rýchlejšie ako HSS, majú veľmi nízke trenie medzi povrchom nástroja a trieskami a vyznačujú sa nízkou tepelnou vodivosťou. Chladiaca kvapalina sa vo všeobecnosti nevyžaduje a keramické nástroje môžu poskytnúť veľmi jemnú povrchovú úpravu.

 

Rýchlosť rezania:Vc=300-600 metrov/min

Teplotná odolnosť:Až 1200 stupňov

Tvrdosť:Až do 93 HRC

 

 

V Kubický nitrid bóru (CBN)

 

▲ CBN

 

CBN je po diamante druhým najtvrdším materiálom a často sa používa v ručných zariadeniach. Má veľmi vysokú odolnosť proti opotrebeniu a bežne sa používa ako brusivo na brúsne kotúče. Ostré hrany sa neodporúčajú používať.

 

Rýchlosť rezania:Vc=600-800 metrov/min

Tvrdosť:Viac ako HRC95

 

 

VI Diamant

 

▲ Diamant

 

Diamant je najtvrdší známy materiál a tiež najdrahší. Má vynikajúcu tepelnú vodivosť a vysoký bod topenia. Diamantové nástroje vykazujú výnimočnú odolnosť proti opotrebovaniu, nízky koeficient trenia a nízku tepelnú rozťažnosť. Sú ideálne na obrábanie extrémne tvrdých materiálov, ako sú karbidy, nitridy a sklo.

 

Diamantové nástroje poskytujú vynikajúcu povrchovú úpravu a rozmerovú presnosť.

 

Dnes sme stručne diskutovali o charakteristikách rôznych materiálov nástrojov. Neexistuje jediný najlepší materiál, len ten najvhodnejší.