a. K hâi n iệm
Thĩp dụng cụ lă ỉoại thĩp dùng để chế tạo dụng cụ gia công kim loại vă câc v ật liệu khâc (gỗ, chất dẻo), dụng cụ đo.
Thĩp dụng cụ thường có u cầu cao về chất lượng. Mặc dù thĩp dụng cụ được dùng với khối lượng không nhiều, nhưng số lượng câc mâc thĩp lại khâ nhiều, vì mồi loại chỉ thích hợp với những ứng dụng cụ thể năo đó.
Người ta thường chia thĩp dụng cụ ra lăm ba hệ chính: thĩp dụng cụ lăm dao cắt, thĩp dụng cụ biến dạng vă thĩp dụng cụ đo lường.
b. T hĩp d ụ n g cụ lăm dao cắt (thĩp lăm dao cắt)
Trong ngănh cơ khí, ngun cơng cắt gọt bao gồm tiện, phay, băo, khoan, doa ... có khối lượng r ấ t lớn.
+ Yíu cầu đối với thĩp lăm dao cắt.
- Độ cứng cao: đđy lă yíu cầu tối thiểu đầu tiín vì để có th ể cắt gọt được, độ cứng của dao phải cao hơn độ cứng của phôi. Khi gia công câc vật liệu dễ cắt như hợp kim mău, thĩp, gang thông thường, độ cứng của phôi không quâ 200 - 250HB thì độ cứng của dao không được dưới 60HRC. Cịn khi gia cơng câc vật khó cắt như thĩp bền nóng, thĩp khơng gỉ, gang ôstenit ... độ cứng của dao phải cao hơn nữa, lúc đó khơng dùng dao bằng thĩp mă phải dùng bằng câc loại hợp kim cứng đặc biệt.
- Tính chống măi mịn cao: khi lăm việc, dao cắt luôn bị măi sât văo phôi vă phoi, do đó để bảo đảm tuổi thọ của dao vă độ chính xâc gia cơng, dao phải có tín h chống măi mịn cao. Tính chơng m ăi mịn của dao cắt trước h ế t phụ thuộc văo độ cứng của nó: độ cứng căng cao thì tính chống m ăi mòn căng cao. Tuy nhiín, với thĩp dụng cụ có độ cứng như nhau, thĩp năo có chứa nhiều cacbit dư phđn tâ n nhiều hơn, thĩp đó sẽ có tính m ăi mịn cap hơn.
- Tính cứng nóng: lă khả năng duy trì đưđc độ cứng cao ở nhiệt độ cao, nó được xâc định bằng n h iệt độ ram lớn n h ấ t trong thời gian 1 giờ mă độ cứng của dao không dưới 58HRC. Đđy lă chỉ tiíu r ấ t quan trọng, quyết định tốc độ cắt của dao. Bởi vì khi lăm việc, n h ấ t lă khi cắt nhanh, do măi sât với phôi vă phoi, dao có th ể bị nung nóng m ạnh, tổ chức mactenxit (có độ cứng c) có th ể bị phđn hủy (giông như bị ram) lăm độ cứng của dao giảm đi, khả năng cắt gọt của đao bị giảm theo.
- Ngoăi ra, thĩp lăm dao phải có độ bền. uốn cao (trường hợp dao tiện) độ bền xoắn cao (trường hợp mũi khoan) vă độ dai va đập cũng không được quâ th ấp để trâ n h mẻ, gêy lưỡi cắt.
+ Thĩp dao cắt năng suất thếp:
Dao cắt năng suất thấp lă những loại dao cắt mă tốc độ cắt chỉ khoảng 5-10 m/phút, chúng lă thĩp cacbon vă thĩp hợp kim thấp.
- Thĩp cacbon để chế tạo dụng cụ cắt năng suất th ấp thường lă thĩp dụng cụ cacbon CD70, CD80 ... CD130 (xem bảng 6.5). Sau khi tôi vă ram th ấp chúng có độ cứng 60-63HRC, đủ để bảo đảm cắt gọt. Câc thĩp sau cùng tích, ngoăi mactenxit cịn có xím entit II nín có tính chống măi mòn cao hơn so vổi thĩp cùng tích vă trước cùng tích.
Thĩp CD70 vă CD80 được tôi hoăn toăn với cac n h iệt độ tôi tương ứng 800 -H 820°c vă 780 -ỉ- 800°C; còn câc thĩp CD90 -ỉ- CD 130 được tôi không hoăn toăn ở rihiệt độ tôi như nhau lă 760 - 780°c.
Nhược điểm của thĩp cacbon lă có độ th ấm tôi thấp, do phải dùng môi trường tơi m ạnh nín dễ biến dạng vă nứt, tính cứng nóng th ấp (dưới 200°C). Vì thế, chúng chỉ được dùng lăm câc dụng cụ cắt có năng suất
thấp, tiế t diện nhỏ, hình dạng đơn giản vă câc dụng cụ cầm tay.
Câc mâc CD70, CD80, CD90, có độ dai khâ nín được dùng lăm câc dụng cụ chịu va đập: gia công gô, nguội câc mâc CD100, CD110, CD 120 thường dùng lăm dũa, mũi khoan, dao tiện, tarô, cưa thĩp ... mâc CD 130 được dùng lăm dao cạo, dao khắc kim loại.
- Thĩp hợp kim thấp: Câc nguyín tố hợp kim thường dùng đối với thĩp dao cắt năng suất thập lă Cr, Si, w , Cr, (khoảng 1%) vă Mn (1-2%)
có tâc dụng lăìn tăng độ th ấm tôi; Si (khoảng 1%) có tâc dụng cản trở
ram, lăm tăng chút ít tín h cứng nóng; W(4-5%) lăm tăn g m ạnh độ cứng vă tín h chơng m ăi mịn. Bảng 6.13 trìn h băy m ột số mâc thĩp dụng cụ hợp kim th ấ p thông dụng.
B ảng 6.13. Thănh phần hóa học của một số thĩp dụng cụ hợp kim thấp
Kỷ hiệu Thănh phẩn câc nguyín tố, %
c Cr Mn S ỉ w 130Cr05 100Cr2 90CrSi 90Mn2 140CrW5 1 .2 5 -1 ,4 0 0 ,9 5 - 1 ,1 0 0,85 - 0,95 0 ,8 5 - 0 ,9 5 1 .2 5 - 1 ,5 0 0,40 - 0.60 1 .3 0 -1 ,6 0 0,95- 1,25 0,40 - 0,70 1 ,5 - 1 .7 <0,35 < 0,35 1,2 0 - 1,'eo < 0,30 4 ,5 - 5 .5 209
Mâc 130Cr05 có lượng cacbon rấ t cao, tạo cho thĩp một lượng cacbit lớn (khoảng 20%), do dó có độ cứng vă tín h chống măi mòn rấ t cao (65-66HRC). Thĩp năy được lăm dao cạo câc loại (dao cạo nhẵn kim loại, dao cạo rđu ...)
Mâc 100Cr2 có th ăn h phần hóa học khơng khâc gì thĩp ố lăn OL100Cr2, chỉ khâc nhau về cấp chất lượng (thĩp OL100Cr2 thuộc loại chất lượng đặc biệt' cao). Thĩp 100Cr2 có th ể đạt được độ cứng 61 - 64HRC. Thĩp năy dược dùng lăm dao tiện năng suất thấp, đục vă câc dao cắt khâc.
Thĩp 90CrSi được dùng khâ phổ biến vì tương đối rẻ, dộ thấm, tơi tốt, tính cứng nóng tới 250°c, tốc độ cắt có thề đạt 10 - 14m/ph. Thĩp năy dùng để chế tạo mũi khoan, tarô, băn ren, dao phay (có hình dạng khơng đơn giản vă kích thước khơng lớn lắm).
Thĩp 140CrW5 do chứa ỉứợng cacbon vă wonfram cao nín tạo ra một lượng lớn cacbit wonfram, nhờ dó có độ cứng vă tính chơng măi mịn rấ t cao. Do độ cứng rấ t cao (có thể tới 67- 68HRC), người ta gọi dao cắt lăm bằng th ĩp năy lă dao kim cương, dùng để gia công câc v ật liệu cứng.
Thĩp 130Cr05 được 'tối ở nhiệt độ 780 -ỉ- 810°c, lăm nguội trong nước (do lượng crõm qua thấp) vă ram ở 100 -í- 120°c. Thĩp 100Cr2 được tôi trong dầu từ n h iệt độ tôi 830 -5- 860°c vă ram ở 150 200°c. Đối với thĩp 90CrSi, do ôstenit quâ nguội tương đối ổn định, ngoăi câch tôi trong dầu từ n h iệt độ 840 - 860°c, có thể âp dụng câch tơi phđn cấp đí vừa bảo đảm độ cifrig cao vừa bảo đảm độ biến dạng nhỏ n h ất củê dao cắt. Thĩp 140CrW5, do lượng crôm khồng cao, mặc dù' lượng vonfram khâ cao rihưng d dạng cacbit khó tan^nín thường được tơi trong nước từ nhiệt, độ 800 820°c vă ram thấp ở n h iệt độ 140.-f 170°c.
+ Thĩp lăm dao cắt năng suđt cao (thĩp gió);
Thĩp gió lă loại thĩp dụng cụ hợp kim caọ, dùng lăm dụng cụ cắt với năng suất cao. So với thĩp dụng cụ cacbon vă hợp kim th ấp , thĩp gió có tơc độ cắt cao gấp 2 - 4 lần (25 - 35m/phút), tuổi thọ cao gấp 8 - 1 0 lần, tín h cứng nóng đạt 560 - 600°c, độ thấm tôi r ấ t cao. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Đặc điểm về thănh phần hóa học:
Thănh phần hóa học của một số loại thĩp gió được níu ở bảng 6.14.
Bảng 6.14. T hănh phần hóa học của một số loại thĩp gió
Mâc thĩp Thănh phấn câc nguyín tố, %
c Cr w V Mo Co
Nhóm thĩp gió có nđng suất cắt b)nh thường
80W18Cr4VMo 0,70-0,80 3,8-4,4 17,0-18,5 1,0-1,4 < t - 80W9Cr4V2Mo 0,85-0,95 3,8-4,4 8,5-10,0 2,0-2,6 < 1 - 80W 12Cr 3V2MO 0,80-0,88 3,1-3,6 12,0-13,0 1,5-1,9 < 1 -
85W6Mo5Cr4V 0.80-0,88 3,8-4,4 5,5-6,50 ' 1.7-2,1 5,0-5,5 -
145W9V5Cr4Mo 1,40-1,50 3,8-4,4 9,0-10,5 4,3-5,1 í 1 -
Nhóm thĩp gió có năng suất cắt cao
90W18Cr4V2Mo 0,85-0,95 3,8-4,4 17,5-19,0 1,8-2,4 <1 - 95W9Co5Cr4V2Mo 0,90-1,00 3,8-4,4 9,0-10,5 2,0-2,6 < 1 5,0-6,0 95W9Co5Cr4V2Mo 0,90-1,00 3,8-4,4 9.0-10,5 2,0-2,6 í 1 9.5-10,5 150W10Co5V5Cr4Mo 1,45-1,55 4,0-4,6 10,0-11,5 4,3-5,1 â 1 5,0-6,0 160W12Co5V4Cr4Mo 1,55-1,65 4,0-4,6 12,0-13,5 4.3-5,1 Ẩ1 5,0*6.0 90W18Co5Cr4V2Mo 0.85-0,95 3,8-4,4 17,5-19,0 1.8-2,4 â 1 5,0-6,0 130W14V4Cr4Mo 1,20-1,30 4,0-4,6 13,0-14,5 3,4-4,1 í 1 - 90W6Mo5Co5Cr4V2. 0,85-0.95 3,8-4,4 5,5-6,5 1,7-2,1 5,0-5,5 5,0-6,0
Người ta thường chia thĩp gió ra lăm hai nhóm:
- Nhóm có năng suất cắt bình thường (khoảng 25m/pfaut) vă nhóm có năng suất cắt cao (> 35 m/phúỈ):
Trong thĩp gió, hăm lượng cacbon thay đổi trong khoảng 0,7-1,5%, bảo đảm độ cứng vă tính chống măi mòn cho thĩp. Câc mâc có lượng cacbon cao (1,2-1,5%), có tín h chống măi mịn rấ t cao vă có nhiều cacbit
dư (WC, v c , MoC ...)
Crơm có trong mọi thĩp gió với lượng khoảng 4%, tâc dụng chủ yếu
lă lăm tăng m ạnh độ thấm tôi, nhờ th ế thĩp gỉồ có thể tơi trong gió (khơng khí nĩn) hoặc tơi phđn cấp để giảm biến dạng.
Wonfram lă nguyín tố hợp kim quan trọng n h ất của thĩp gió, với lượng chứa 9 -18%, tạo cho thĩp có tính cứng nóng cao. w lă nguyín tố tạo cacbit m ạnh (chủ yếu ở dạng W6C). Khi nung nóng ở nhiệt độ cao,
một phần W6C bị phđn hóa hịa ta n văo ôstenit, dữ vậy khi tơi, mactenxit có chứa nhiều w . Khi ram / cacbit W6C chỉ tiết ra khỏi mactenxit ở n h iệt độ cao hơn 550 - 570°c, bảo đảm tìn h cứng nóng của thĩp gió.
Vạnađi cũng lă ngun t ơ tạo cacbit mạnh (dạng VC), v c khó hịa tan văo ơstenit lthi nung, chúng phđn tâ n đều trong thĩp lăm tăng m ạnh tính chịu măi mịn của thĩp. Hăm lượng V trong thĩp gió thường khoảng 1-2%. Khi lượng V cao hơn, tính chống măi mịn tăng lín nhưng tính m ăi sắc lại kĩm đi, m ặt khâc lúc đó cũng p hải tăng lượng cacbon íín tương ứng, nếu không lượng cacbon trong mactenxit không đù ẩẻ lăm giảm độ cứng của thĩp.
Côban lă ngun tố khơng tạo cacbit. Với lượng 5-10%, Co lăm tăng tín h cứng nóng của thĩp lín đâng kể.
Mơlipđen thường được dưa văo để thay th ế w (W đ ắ t tiền, mặt khâc giữa chúng có nhiều tín h chất khâ giống nhau). Theo tín h tơn 1%
nguyện tử Mo có thể thay th ế 1% nguyín tử w , nhưng do Mo có khối lượng riíng bằng một nửa w nín theo tỉ lệ trọng lượng 1% Mo thay thế được 2% w . Thĩp gió W-Mo khó nhiệt luyện hơn. so với thĩp gió w (dề
bị quâ n h iệt, ơxy hóa, thơt cacbon hơn).
- TỔ chức của thĩp gió ở trạn g th âi đúc, sau khi rỉn vă ủ:
Do th ă n h phần cacbon vă hợp kim cao, thĩp gió thuộc loại thĩp líđíburit (ở trạ n g th â i đúc hoặc ủ), thĩp mactenxit (ở trạn g th âi thường hóa). Đặc trưng cơ bản củâ thĩp gió ở trạng th âi đúc lă tổ chức không
dồng nh ất. Để được cacbit đồng đều, thĩp gió đúc phải qua biến dạng nóng nhiều lần rồi đem ủ. Khi dó tổ chức nhận được khâ đồng đều: gồm câc h ạ t cacbit nhỏ m ịn phđn bỗ" đều trí n nền peclit hoặc xoobit, với độ cứng không quâ 240 - 256 HB, dễ gia công cắt.
H iện nay có xu hướng dùng thĩp gió đúc '(khơng qua biến dạng nóng), do đó tiế t kiệm được chi p*hí sản xuất. Quy trìn h chế tạo dao cắt thĩp gió đúc:
Đức chính xâc - ủ - gia công cơ - tôi khử bỏ líđíburit - ủ ' gia công cơ - tôi thường - ram - măi.
- Tơi thĩp gió: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
N hiệt độ tơi của thĩp gió rấ t cao (1230 - 1290°C), với mục đích chủ yếu hòa tan đến mức tối đa nguyín tố hợp kim văo ôstenit, H.6.15, để sau khi tôi chúng nằm trong mactenxit, bảo đảm tính cứng nóng cho thĩp. Mơi trường tơi gió thĩp lă dầu nóng (60 - 80°C), hoặc tơi phđn cấp trong muối nóng chảy (400 - 600°C) rồi nguội ngoăi khơng khí.
* Tổ chức của thĩp gió sau khi tơi gồm: mactenxit, ôstenit dư (SO - 40%) vă cacbit dư (15 - 20%), độ cứng 62 - 63 HRC.
M ỉ a y u l l i u ỵ 1 1 m _ J t ^ u u I O U U
N h i ệ t đ ộ tơ l, ‘C
H ình 6.15. Mức độ hịa tan ngun tổ hợp kim văo ôstenit khi nung để tơi thĩp gió _
- Ram thĩp gió:
tơi
H ìn h 6.16. Quy trình nhiệt ịuyện thĩp gió điển hình 80W18Cr4VMo
Ngoăi mục đích như với cốc thĩp khâc, ram thĩp gió cịn nhằm lăm giảm lượng ôstenit dư sau khi tôi, tăng độ cứng cho thĩp. N hiệt độ ram trong khoảng 550 - 570°c vă phải ram nhiều lần (2 - 4 lần), mỗi lần 1 giờ. Nếu ram thấp hơn 550°c, trong thĩp khơng có chuyển biến gì, nếu ram trí n 600°c sẽ lăm cacbit kết tụ lăm giảm độ cứng.
Quy trình nhiệt luyện kết thúc thĩp gió 80W18Cr4VMo níu trín H.6.16. Để nđng cao khả năng cắt gọt của thĩp gió, sau khi tơi - ram - măi bóng có thể tiến hănh thấm cacbon - nitơ ở nh iệt độ thấp (550 - 570°C) trong 2 - 3 giờ, tạo ra lớp thấm 0,02 - 0,04 mm, có độ cứng bề m ặt cao (1.000 - 1.100 H^O có thể tăng tuổi thọ dao cắt 50 - 200%.
- Công dụng của thĩp gió:
Câc mâc thĩp gió có năng suất cắt bình thường (80W18Cr4VMo, 90W9Cr4V2Mo, 85W12Cr3V2Mo, ...) có tính cứng nóng khơng quâ 630-640°c, có thể cắt với tốc độ 35m/phút, đùng để gia cống câc thĩp khó cắt (thĩp khơng gỉ, thĩp bền nóng có tổ chức ơ s te n it...)
Xu hướng iiiện nay lă căng ngăy dùng nhiều câc loại thĩp gió mới, có chứa Mo, V, Co, vì chúng có tính cứng nóng vă khả năng chống măi mòn tốt.