Wstęp Materiały narzędziowe są to materiały stosowane do wyrobu części roboczych lub całych narzędzi. Główne własności materiałów narzędziowych. Wymagania: a) twardość narzędzia powinna przewy\szać twardość materiału narzędziowego od 20 30 HRC, np. stal szybkotnąca hartowana to ok. 63 HRC. Narzędziem z tej stali mo\na obrabiać materiały o twardości od 33-43 HRC. b) Odporność na wysoką temp. H twardość Podczas skrawania narzędzie nagrzewa się przy du\ych twardość R mierzymy na prędkościach do wysokich temp. Mo\e wtedy osiągnąć temp. twardościomierzu Wy\szą od temp. opuszczania danego materiału narzędziowego Rocvella przez co ostrze ulega szybkiemu stępieniu. Wzrostowi temp. C - skala narzędzia mo\emy zapobiec stosując chłodzenie. c) Odpowiednia wytrzymałość rodzaj wymaganej wytrzymałości zale\y od rodzaju narzędzia. d) Odporność na ścieranie Właściwość ta wymagana jest od wszystkich narzędzi. Szczególnie zaś od tych, które podczas obróbki muszą zachować odpowiedni wymiar (np. rozwiertak). e) Zachowanie się podczas hartowania Po hartowaniu po\ądane jest aby była zachowana odpowiednia twardość, odpowiednia głębokość, oraz nieprzegrzewalność stali. Narzędzia hartujemy w oleju lub w powietrzu. Materiały narzędziowe Stale narzędziowe niestopowe (węglowe) stale te posiadają małą zawartość fosforu i siarki. Posiadają zawartość węgla w granicach (0,38-1,3%). Odznaczają się niską temperaturą skrawania do ok. 250ć%C, a potem tracą własności. Mają małą odporność na ścieranie. Ich twardość zale\y od zawartości węgla i waha się w granicach 56-62 HRC. Stale te hartujemy w wodzie. Ze stali niestopowych wykonujemy narzędzia o mało skomplikowanych kształtach. Stale narzędziowe niestopowe Stale niestopowe płytko hartujące: N stal N7E do N13 E narzędziowa 7 zawartość Stale niestopowe głęboko hartujące: węgla wyra\ona w 0,1 częściach % N5 do N13 E płytko hartująca Stal zgrzewalna N42 do N52 Te gatunki stali wykorzystuje się np. na chwyty narzędzi. Ze stali narzędziowych niestopowych wykonuje się narzędzia do obróbki ręcznej metali np. wiertła do drewna. Narzędzia te nie mogą pracować z du\ymi szybkościami skanowania. Stale narzędziowe stopowe oprócz węgla, niewielkich ilości manganu i krzemu, oraz szkodliwych domieszek fosforu i siarki, zawierają inne składowe: - chrom, - nikiel, - mangan i krzem, - wolfram, - molibden, - wanad, - kobalt Składniki stopowe dodaje się w celu uzyskania pewnych określonych własności. Lepszych własności fizycznych i chemicznych. Stale stopowe do pracy na zimno mogą pracować tylko w temp. do około 180ć%C. Przeznaczenie stali: - narzędzia do obróbki ręcznej Oznaczenie stali: NWV wolframowo- wanadowa NCG stal kobaltowa Stale stopowe do pracy na gorąco - nie są stosowane na Oznaczenie stali: narzędzia skrawające. Stosuje się je na narzędzia przeznaczone do WWS wolframowo obróbki plastycznej metali nagrzewanych do temp. plastyczności. krzemowa WCV chromowa wanadowa Stale szybkotnące stale te zaliczamy do stali stopowych. Oznaczenie stali: Stale te zachowują twardość i zdolność skrawania przy szybkościach SW 18 stal szybkotnąca i grubościach warstwy skrawanej wywołujących nagrzewanie się wolframowa 18% narzędzi do temp. 650ć% SK 5 stal kobaltowa Twardość tych narzędzi wynosi 61-63 HRC Przeznaczenie: Ze stali tych wykonuje się narzędzia przeznaczone do obróbek mechanicznych. Stale szybkotnące są stalami drogimi dlatego nale\y je stosować na ostrza narzędzi. Narzędziowe stopy lane satelity. Satelity są to stopy kobaltu, chromu, wolframu, manganu, węgla, i krzemu. Stosuje się je na narzędzia skrawające lane np. frezy, płytki skrawające itp. Stosowane są one przede wszystkim tam, gdzie wymagana jest du\a trwałość, twardość i odporność na działanie chemikaliów np. kwasu siarkowego. Narzędzia odlewa się w formach. Po zastygnięciu twardość stelitu wynosi około 61 HRC. Odporność na temp. to 700-800ć%C. Narzędzia wykonane ze satelitów nie podlegają obróbce cieplnej. Są bardzo odporne na ścieranie. Satelity są trudno obrabialne i podlegają tylko szlifowaniu czyli ostrzeniu ostrza. śelazo w satelitach występuje w ilości od 3-10%. Obecnie stosuje się równie\ na materiały stelitopodobne zawierające głównie \elazo i krzem. śelazo zastępuje wolfram i kobalt. W materiałach stelitopodobnych \elazo występuje w ilości przekraczającej 50%. Materiały narzędziowe ceramiczne węgliki spiekane Węgliki spiekane otrzymuje się w 3 fazach: 1. wytwarzanie proszków węglików metali trudno topliwych, głównie wolframu i tytanu. Oddzielnie wytwarza się proszek kobaltowy. 2. prasowanie w formach wymieszanych proszków, aby otrzymać odpowiedni kształt płytki ostrza narzędzia 3. spiekanie w piecu tunelowym w temp. 1400-1600ć%C, przez określony czas, w którym to proszek kobaltu ulegnie prawie stopieniu i połączy pozostałe proszki węglików Składniki węglików Podstawowymi składnikami węglików spiekanych są węglik wolframu lub węglik wolframu i tytanu związanych kobaltem. Dodatek węglika tytanu wpływa na zwiększenie twardości, oraz odporności na zu\ycie. Własności skrawające węglików Węgliki spiekane odznaczają się najlepszymi spośród wszystkich materiałów narzędziowych własnościami skrawającymi, przewy\szającymi znacznie własności stali szybkotnącej. Charakteryzują się one du\ą twardością, oraz du\ą odpornością na ścieranie nawet w wysokiej temp. do ok. 700-1000ć%C. Powa\ną wadą węglików spiekanych jest ich kruchość. Narzędzia wykonane z ostrzami z węglików spiekanych zle znoszą zmienne obcią\enia, a jeszcze gorzej prace z uderzeniami. Do obróbki skrawaniem u\ywa się następującej grupy węglików spiekanych. 1. Węgliki wolframowo kobaltowo tytanowe stosowane do obróbki stali i staliwa oznaczone: S10, S20, S30. 2. Węgliki wolframowo kobaltowe stosowane do obróbki \eliwa i stopów lekkich oznaczone H10, H20. Ponadto istnieje grupa węglików wolframowych stosowana na końcówki narzędzi pomiarowych, oraz końcówki głów oznaczona jako: G10, G20. Spiekane tlenki metali. Spiekane tlenki metali są to materiały narzędziowe ceramiczne. Podstawowym materiałem wyjściowym do produkcji płytek jest tlenek glinu (Al2O3). Ponadto zawierają niewielkie ilości innych składników jak tlenek magnezu, oraz tlenki innych metali. Produkcja tych płytek odbywa się w następujących etapach: a) wytworzenie tlenków metali b) wytworzenie proszków tlenków metali c) zmieszanie tlenków w odpowiedniej temp. d) wytworzenie kształtek (płytek) odbywa się to w formach przez prasowanie lub odlewanie pod ciśnieniem e) spiekanie w temp. powy\ej 1700ć%C. Płytki takie odznaczają się wielką odpornością na ścieranie, oraz nie tracą własności skrawających do temp. 1200ć%C. Powa\ną wadą wytwarzanych płytek są znacznie ni\sze wskazniki wytrzymałościowe, oraz skomplikowany proces technologiczny. W przemyśle u\ywa się 2 rodzajów spiekanych tlenków metali: 1. Białe przeznaczone do obróbki \eliwa szarego i stali miękkich du\ymi prędkościami skrawania. 2. Czarne - przeznaczone do obróbki twardych \eliw i stali hartowanych, oraz do obróbki wszystkich materiałów (wykończeniowej). Diament materiał narzędziowy. Diament jest to czysty węgiel występujący w postaci kryształu. Rozró\nia się diamenty: a) naturalne wydobywanie w kopalniach diamentów b) sztuczne otrzymywane w laboratoriach Diament odznacza się największą wytrzymałością na ścieranie, oraz największą twardością. Diamentów u\ywa się w przemyśle do toczenia metali nie\elaznych, gumy, fibry, ebonitu, bakelitu, a tak\e stosuje się do wyrobu narzędzi ściernych. Diament sztuczny otrzymuje się z grafitu, prasując go pod du\ym ciśnieniem przy jednoczesnym nagrzewaniu do temp. ok. 4500ć%C. Diamenty sztuczne są dro\sze ni\ naturalne. Materiały na części chwytowe narzędzi. Chwyty narzędzi walcowe, sto\kowe, oraz pryzmatyczne najczęściej wykonywane są ze stali: a) konstrukcyjnej wy\szej jakości (45 lub 55) b) stali narzędziowej niestopowej o zawartości węgla od 0,6% Korpus narzędzi wielosto\kowych wykonywane są ze stali konstrukcyjnej stopowej do ulepszania cieplnego. Korpusy głowic frezowych wykonywane są z \eliwa stopowego, a o du\ych gabarytach ze stopu aluminium.