II CHỌN VẬT LIỆU DỤNG CỤ CẮT
4.2Thép hợp kim dụng cụ
4. Các loại dụng cụ cắt
4.2Thép hợp kim dụng cụ
Để tăng tính cắt, có thể thêm vào thép cac bon dụng cụ cắt một số nguyên tố hợp kim như Vonpram - Crôm, Vanađi với hàm lượng khoảng 0,5
÷0,3% và nhận được thép hợp kim dụng cụ. Vonpram có tác dụng làm tăng độ bền nhiệt độ chịu mòn. Crôm để tăng độ thấm tôi và độ cứng. Vanađi tạo ra các bít hạt nhỏ nên có độ cứng và độ bền cao.
Thép hợp kim dụng cụ tôi ở nhiệt độ 8200C ÷ 8500C trong dầu. Sau khi nhiệt luyện, đạt độ cứng HRC 62 ÷66.
Tuy không cứng hơn thép cácbon dụng cụ bao nhiêu nhưng độ bền nhiệt của thép hợp kim dụng cụ khá hơn khoảng 3500C ÷ 4000C do đó cho phép nâng cao tốc độ cắt lên gấp 1,2 - 1,4 lần so với dao làm bằng thép cacbon dụng cụ (V= 12 ÷ 15 m/ph)
Để chế tạo dụng cụ cắt thường dùng các loại thép hợp kim dụng cụ như sau: 90Crsi (9XC);100CrWMn (XBI); 130 Cr12VI (X12Φ); 110Cr6WV (X6BΦ).
Trong đó thép 90CrSi được sử dụng rộng rãi nhất vì các ưu điểm sau: - Rẻ tiền so với mác thép hơp kim dụng cụ khác.
- Độ thấm tôi và tính tôi tốt nên sau khi tôi có thể làm nguội trong dầu. Dụng cụ cắt sau khi tôi ít bị biến dạng, cong vênh.
- Phân bố các bít đồng đều nên độ bền nhiệt cao cho phép nâng cao tốc độ cắt.
Tuy vậy thép 90 CrSi còn một số nhược điểm sau
+ Độ cứng ở trạng thái ủ vẫn cao (HB 217 ÷235) do đó khó gia công. + Khi nhiệt luyện sinh ra lớp thoát các bon ảnh hưởng xấu đến độ cứng tại những chỗ mỏng trên phần cắt của dao. Thép 90 CrSi được dùng dễ chế tạo các dụng cụ cắt có biên dạng không mài sau nhiệt luyện, các dụng cụ có kích thước lớn. Các dụng cụ gia công ren đặc biệt là các dụng cụ gia công ren đặc biệt là bàn ren có bước nhỏ.
Thép hợp kim 100 CrWMn có độ thấm tôi tốt, có thể tôi trong dầu và rất ít bị biến dạng sau khi nhiệt luyện.
Do đó thường dùng để chế tạo dao chuốt nhất là dao chuốt có chiều dài lớn và kích thước tiết diện ngang nhỏ, ví dụ như dao chuốt rãnh then.
Nhược điểm của thép 100 CrWMn là dễ tạo ra lưới các bít do đó làm cho lưỡi dao làm việc trong điều kiện tác động lớn.
4.3. Thép gió
Thép gió còn gọi là thép cao tốc. Đó là loại thép hợp kim có hàm lượng hợp kim cao nhất là Vonfram khoảng (6 ÷ 19%) và Crôm (khoảng 3 ÷ 4,6%).
Sau khi nhiệt luyện, độ cứng đạt HRC 62 ÷ 65. Thép gió có độ thấm tôi lớn, độ bền mòn và độ bền cơ học cao.
Độ bền nhiệt khoảng 6000C. Vì vậy dao thép gió có thể cắt với tốc độ lớn gấp 3 ÷ 4 lần dao thép các bon dụng cụ. Tốc độ cắt lớn nhất của dao đĩa thép gió.
Vmax = 50 m/ph
Thép gió được chia làm 2 loại:
Thép gió có năng suất thường gồm các mác: P18; P12; P9; P6M5
Thép gió có năng suất cao, gồm các mác:
P18φ2; P9φ5; P14K5; P9K10; P18K5φ2; P10K5φ5 Chữ P: Ký hiệu thép gió; φ Va na đi (V)
K: Cô ban (Co); M - Mô líp đen
Các chỉ số đứng sau chữ P; φ; K; M biểu thị hàm lượng tính theo phần trăm của vônfram, vanađi, côban, môlípđen.
Thép gió P18 và P9 được sử dụng phổ biến. Chúng có độ bền nhiệt và tính năng cắt như nhau. Do đó tuổi bền khi cắt ở tốc độ cao là như nhau. Còn khi cắt ở vùng tốc độ thấp (dao chuốt), dao thép gió P18 có tuổi bền cao hơn thép gió P9 vì độ chịu mòn ở trạng thái nguội của thép gió P18 cao hơn thép P9.
Thép gió P9 có hàm lượng Vanađi cao hơn nên cứng hơn, khó mài hơn. Khi mài sắc dễ sinh hiện tượng cháy bề mặt làm độ cứng giảm. Thép gió P9 có hàm lượng Vonpram ít hơn nên rẻ hơn. Mặt khác do ít Vonopram nên lượng các bít dư ít và có sự phân bố các bít ít nên có sự phân bố các bít đồng đều hơn nên có tính gia công tốt ở vị trí nóng, để rèn, để cán. Điều đó quan trọng với dụng cụ cắt có phôi được tạo nên bằng phương pháp biến dạng dẻo ví dụ như mũi khoan xoắn.
Nhược điểm lớn nhất của thép gió là sự phân bố không đồng nhất của các bít sinh ra trong quá trình biến cứng của thép đúc. Do đó làm giảm chất
lượng và cơ tính của thép gió, dẫn đến lưỡi cắt dễ bị mẻ, gẫy, làm giảm tuổi bền của dao. Vì vậy trước khi gia công cơ phôi thép gió cần phải rèn đi rèn lại nhiều lần để phân bố các bít cho đồng đều.
Đối với dụng cụ cắt có hình dạng đơn giản (dao tiện dao phay, mũi khoét…) làm việc ở vùng tốc độ cao nên làm bằng thép gió P9. Còn đối với các loại dao định hình phức tạp, dao cắt ren, cắt răng... cũng như đối với dụng cụ cắt làm việc ở vùng tốc độ thấp (dao chuốt, doa, mũi khoét nhỏ..) nên chế tạo bằng thép gió P18.
Thép gió có năng suất cao được chế tạo theo hai hướng:
+ Thêm cô ban: Như thép gió P9R5; P9R10; P10K5φ5; P18K5φ2. Cô ban làm tăng độ chịu nhiệt, độ cứng do đo làm tăng tính cắt của thép gió Nhưng nếu tăng cô ban quá nhiều sẽ làm tăng độ giòn, giảm độ bền. Mặt khác cô ban đắt tiền nên loại thép gío này chỉ dùng để gia công vật liệu khó cắt như thép chịu nhiệt, thép không rỉ. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
+ Thép Vanađi: Như thép gió P9φ9; P14φ4; P18φ2; P10φ2. Thép gió Vanađi có độ bền nhiệt và nhất là độ cứng, độ chịu mòn cao hơn thép gió P18. Nhưng nhược điểm của chúng là khó rèn, khó mài sắc. Do đó chỉ dùng để chế tạo các loại dao gia công tinh và dao có lưỡi cắt mỏng (dao chuốt, mũi doa, dao cà răng..).
Thép gió thường có hàm lượng mô líp đen khoảng 0,3%. Để giảm lượng vonpram có thể tăng mô líp đen. Khi đó mác thép được ghi thêm chữ M, ví dụ như P18M, P9M. Hàm lượng mô lip đen trong thép gío P18 cho phép đến 1% trong thép gió P9 cho phép đến 0,6%. Nói chung tính năng cắt của hai thép gío Vonpram và thép gió mô líp đen tương đương nhau. Thép gió mô líp đen có độ không đồng nhất các bít nhỏ hơn thép gío vonpram. Song nhược điểm cơ bản của thép gió mô líp là làm giảm nhiệt độ tôi và tăng sự thoát các bon bề mặt. Khi tăng hàm lượng mô líp đen. Vì vậy để tránh làm hỏng lớp bề mặt của dao cần phải tôi trong lò có môi trường bảo vệ.
Ở Mỹ thép gió được chia thành làm hai nhóm: Thép gió mô líp đen và thép gió Vonpfam, theo tiêu chuẩn AISI thép gió mô líp đen gồm có các mác sau: M1, M2, M3, M4, M6, M7, M10, M33, M34, M36, M41, M42, M43, M44, M46, M47.
Nhóm thép gió Vonpram gồm các mác sau: T1, T2, T4, T5, T6, T8 ,T15 Ở Nhật nhóm thép gió Vonfram gồm các sau: SKH2, SKH3, SKH4, SKH10.
Nhóm thép gío môlíp đen- Vonfram có các mác sau: SKH52, SKH53, SKH54, SKH55, SKH56, SKH58, SKH59.
Các mác thép gió tương đương của các nước giới thiệu ở bảng sau:
POCT19265-73
(Nga) (Đức)DIN (Mỹ)AISI AFNOR(Pháp) (quốc tế)ISO
P18 S18 - 0 -2 T1 Z80W18 1-3353 P12 - T7 - 1-3302 P9 - - - - P6M5 S6 - 5- 2 M2 Z85WDV06 -05 - 02 1.3343 P6M5φ3 S6-5-3 M3 Z130WDV 06-05-04 - P12φ3 S12-1-4 - - 1.3318 P18K5φ2 - T4 Z85WR18-05 - P9K5 - - - - P6M5K5 S6-5-2-5 M35 Z80WDKV(06-050-05-02 1.3243 P9M4K8 - - - - 4.4. Hợp kim cứng
Hợp kim cứng được chế tạo bằng phương pháp luyện kim bột. Thành phần chủ yếu của hợp kim cứng là các bít vomfram, một số loại còn có các bít ti tan, các bít tan tan.
Hợp kim cứng có độ cứng lớn: HRA87 ÷ 92 (lớn hơn HRC70). Độ bền nhiệt cao:10000C. Độ bền mòn cao hơn hẳn thép gió. Vì vậy dao hợp kim cứng có thể cắt với vận tốc rất lớn, khoảng 100 ÷ 500m/ph. Năng suất cắt gấp 2-3 lần so với dao thép gió. Nhược điểm cơ bản của hợp kim cứng là độ bền uốn kém, độ dẻo thấp. Do đó dao hợp kim cứng cần làm việc trong điều kiện không có va đập, tránh tải trọng thay đổi và hệ thống công nghệ đảm bảo cứng vững.
Hợp kim cứng được chia thành ba nhóm
4.4.1 Nhóm một các bít:
Còn gọi là vonfram ký hiệu:BK
Nhóm này được tạo bởi các bít vonfram và dung dịch đặc của nó trong cô ban. Hợp kim cứng vonfram có các mác sau: BK2; BK3; BK4; BK6; BK6M; BK8; BK8M; BK10; BKM; BK15.
Chỉ số sau chữ K là số phần trăm cơ bản còn lại là các bít vonfram chữ A ghi ở cuối chỉ loại các bít hạt nhỏ. Chữ B ghi ở cuối chỉ loại các bít hạt lớn. Hợp kim cứng BK2; BK3; BK4; BK6; BK6M; BK8 được dùng để gia công cắt kim loại. Trong đó BK8 là loại dùng phổ biến nhất. Hợp kim BK4 có tính cắt cao hơn BK8 tốc độ cắt lớn hơn 30 ÷ 70% và tuổi bền cao hơn từ 2
÷5 lần tuỳ theo điều kiện gia công. Hợp kim cứng BK6M có độ hạt rất nhỏ và độ xốp rất thấp thường dùng để gia công gang đặc biệt cứng, thép không gỉ.
Nói chung hợp kim cứng nhóm một các bít thường dùng để gia công gang hoặc các loại thép cứng vì chúng có độ dẻo cao, chịu va đập lớn.
4.4.2 Nhóm hai các bít
Còn gọi là hợp kim cứng ti tan-vonpram, ký hiệu TK.
Nhóm này được tạo hình bởi các bít vonfram, các bít ti tan và dung dịch đặc của chúng trong cô ban. Hợp kim cứng ti tan vofram có các mác sau: T5K10; T14K8; T15K6; T15K67; T30K4; T60K6.
Chỉ số sau chữ K là số phần trăm cô ban. Chỉ số ghi sau chữ T là số phần trăm các bít ti tan còn lại là các bít vonpram. Hợp kim cứng T15K6T được chế tạo theo phương pháp công nghệ đặc biệt. Do đó khả năng chịu mòn tốt hơn loại T15K6 (khi tiện với tốc độ V>60m/ph chịu mòn tốt hơn 2 ÷3 lần). Nói chung hợp kim cứng nhóm hai các bít được dùng để gia công thép ở tốc độ cắt cao vì chúng có độ bền nhiệt cao, độ cứng cao và tính hàn dính thấp. Hợp kim cứng T15K10 có độ bền cao nhưng tính chịu mòn thấp nên được dùng để gia công thô thép khi cắt gián đoạn với lượng chạy dao lớn và tiết diện phôi không đều.
Hợp kim cứng T14K8 và T15K6 có độ bền thấp hơn và khả năng chịu mòn cao hơn T15K6 được dùng để gia công tinh thép với lượng chạy dao trung bình và tiết diện phôi tương đối đều khi cắt liên tục.
Hợp kim cứng T30K4 và T60K3 có khả năng chịu mòn tốt nhưng độ bền giòn lớn, nên được dùng để gia công tinh thép với lượng chạy dao nhỏ và cắt liên tục với tốc độ cắt cao.
4.4.3 Nhóm ba các bít
Còn gọi là nhóm hợp kim cứng ti tan, tan tan, vonfram, ký hiệu: TTK. Nhóm này được tạo bởi các bít vonfram, các bít titan, các bít tan tan và dung dịch đặc của chúng trong cô ban. Chúng bao gồm các mác sau: TT7K12; TT7K15; TT10K8; TT20K9
Thành phần hoá học của chúng cho trong bảng sau (tính theo %)
Mác hợp kim cứng Cô ban Các bít ti tan Các bít tan tan Các bít vonfram
TTTK12 12 4 3 81
TTTK15 15 4 3 18 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
TT10K8 8 3 7 82
TT20K9 9 8 12 71
Cho thêm nguyên tố tan tan vào hợp kim cứng sẽ đem lại các ưu điểm sau:
- Tăng độ bền uốn vì các bít ti tan bù lại sự giảm độ bền cho ti tan gây nên.
- Tăng độ nhỏ hạt cấu trúc tinh thể nên làm tăng độ chịu mòn - Giảm xu hướng bị cháy cho tính dẫn nhiệt tăng.
- Mở rộng khả năng gia công của hợp kim cứng.
Tuy vậy tan tan là nguyên tố hiếm đắt tiền, đắt gấp mấy lần Vonfram nên hợp kim cứng nhóm ba các bít có phạm vi sử dụng hẹp thường chỉ dùng để gia công các loại thép cứng và hợp kim bền nhiệt (không có lớp vỏ cứng và không có va đập).
Theo tiêu chuẩn ISO hợp kim cứng được phân loại theo tính năng sử dụng và chia thành ba nhóm cơ bản P, K và M.
- Nhóm P:
Dùng để gia công thép dẻo và các vật liệu khi cắt có phoi dây. Chúng bao gồm các mác sau:
P01; P10; P20: P25; P30; P40 và P50.
Hợp kim cứng nhóm P có màu xanh độ cứng khoảng HRA 88,5 ÷96,5. - Nhóm K:
Dùng để gia công gang xám, gang biến trắng kim loại màu và những hợp kim của chúng, vật liệu phi kim loại, chúng gồm các mác sau:
K01; K05; K10; K20; K30; K40 và K50.
Hợp kim cứng nhóm K có màu đỏ độ cứng khoảng HRA 87,5 ÷ 93,8. - Nhóm M:
Dùng để gia công gang hợp kim rèn, thép và hợp kim bền nhiệt, thép không gỉ và vật liệu khó gia công.
Chúng bao gồm các mác sau:
M05; M10; M20; M30; M40 và M50.
Hợp kim cứng nhóm M có màu vàng độ cứng khoảng 91,8 ÷93,6. Các mác hợp kim cứng tương đương của các nước được giới thiệu ở bảng sau: ISO (quốc tế) NSI (Mỹ) FOCT 388274 (Nga) DIN (Đức)
Công ty su mit ono (Nhật) P01 C8 T30K4 HS021;HS410;H0510 ST10P;AC10;AC815 P10 C70 T15K6 TT32K8 HSO21;HS410; HS123;H0510 STIOP;AC815 P15 - - - - P20 C7 T14K8 HV510; HS123 ACT20; ST20E P25 C60 TT20K9 HS25; HS123 -
P30 C6 T5K10 HS123;HS345 AC835; ST30E; A30