Vật liệu làm dụng cụ cắt cần phải có đầy đủ những yêu cầu cơ bản về tính năng cắt, tính công nghệ và tÝnh kinh tÕ.
IV.1.1 Tính năng cắt.
Trong quá trình cắt, ở phần l-ỡi cắt trên mặt tr-ớc và mặt sau của dao th-ờng xuất hiện ứng suất rất lớn, khoảng 4000ữ5000 N/mm2 , đồng thời áp lực riêng lớn gấp 100 ữ200 lần so với áp lực cho phép của chi tiết máy, nhiệt độ tập trung trên vùng cắt lên tới 600 ữ 9000C. Trong diều kiện nh- vậy, viẹc cắt chỉ thực hiện có hiệu quả khi dao có khả năng giữ đ-ợc tính cắt trong khoản thời gian dài. Điều đó
đòi hỏi vật liệu dụng cụ cắt cần phải có đầy đủ các tính chất cơ lý cần thiết nh- độ cứng, độ bền nhiệt, độ chịu mòn, độ bền cơ học, độ dẫn nhiệt.
a, Độ cứng.
Độ cứng là một trong ngững chỉ tiêu quan trọng nhất của vật liệu dụng cụ cắt. Muốn cắt đ-ợc, vật liệu phần cắt của dao th-ờng phải có độp cứng lớn
hơn vật liệu gia công khoảng HRC25. Độ cứng phần cắt của dao th-ờng đạt trong khoảng HRC60 ữ65. Nâng cao độ cứng phần cắt của dao cho phép tăng khả năng chịu mòn và tăng tốc độ cắt.
Trong quá trình cắt, cần quan tâm nhiều đến độ cứng nhiệt của l-ỡi cắt tức là độ cứng xét trong trạng thái l-ỡi cắt bị nung nóng. Vì nó ảnh h-ởng trực tiếp tới khả năng cắt của dao
B, Độ bền nhiệt.
Độ bền nhiệt là khả năng giữ đ-ợc độ cứng cao và các tính năng cắt khác ở nhiệt độ cao trong khoảng thời gian dài. Độ bền nhiệt đ-ợc đặc tr-ng bởi nhiệt
độ giới hạn mà khi nung liên tục vật liệu dụng cụ cắt trong khoảng thời gian nhấ định (khoảng 3 giờ) Thì đến nhiệt độ đó độ cứng của nó cũng không giảm quá mức qui định (khoảng HRC60).
Độ bền nhiệt là tính năng quan trọng nhất của vật liệu dụng cụ cắt, nó quyết định duy trì khả năng cắt của dao trong điều kiện nhiệt độ và áp lực rất lớn ở vùng cắt
Độ bền nhiệt phụ thuộc chủ yếu vào hàm l-ợng các nguyên tố hợp kim nh- vonfram, crôm, vândi, môlipđen, côban. . . . Trong đó vomfam là thành phần hợp kim cơ bản làm cho thép có đọ bền nhiệt. Độ bền nhiệt đ-ợc nâng cao khi tăng hàm l-ợng vanađi. Nếu
độ bền nhiệtcủa thép gió P18 là 6000C thì khi nâng cao hàm l-ợng vanađi đến 5% và vonfam 10%. Độ bền nhiệt sẽ tăng đến 6300C. Nguyên tố côban cũng có ảnh h-ởng lớn đến độ bền nhiệt. Khi thép gió có 18%
vonfram và 10% côban thì độ bền nhiệt lên tới 6500C.
Ngoài ra, chế độ nhiệt luyện cũng ảnh h-ởng nhiều
đến độ bền nhiệt của vật liệu dụng cụ cắt.
c, Độ bền cơ học.
Trong quá trình cắt, dụng cụ cắt th-ờng chịu những lực và những xung lực rất lớn. Mặt khác dụng cụ cắt còn chịu rung động do hệ thống Máy – dao - đồ gá - chi tiết không đủ độ cứng vững hoặc do dao làm việc trong điều kiện tải trọng động lớn hoặc do sự thay
đổi liên tục của lực cắt. Do đó dẫn đến tình trạng l-ỡi cắt dễ bị phá hỏng sớm do mẻ ,vỡ, tróc,. .. . Vì vậy để nâng cao tính cắt và tuổi bền của dao, vật liệu dụng cụ cắt phải có độ bền cơ học cao.
Việc nâng cao độ bền cơ học của vật liệu dụng cụ cắt, nhất là đối với hợp kim cứng và vật liệu sứ là một trong h-ớng chính trong lĩnh vực thiết kế và chế tạo dụng cụ cắt.
d, Độ bền mòn:
Độ bền mòn của vật liệu dụng cụ cắt đ-ợc đặc tr-ng bởi khả năng giữ vững hình dáng và thông số hình học của phần cắt trong quá trình gia công.
Khi cắt luôn xẩy ra hiện t-ợng ma sát giữa mặt tr-ớc của dao với phoi và giữa mặt sau vối phôi. Do
đó, để đảm bảo tuổi bền, vật liệu dụng cụ cắt cần phải có độ bền mòn lớn ở nhiệt độ cao. Nói chung, vật liêu có độ cứng cao, độ bền nhiệt cao, sẽ có độp bền mòn cao. Để tăng độ bền mòn cần thêm vào thành phần của thép một sơ nguyên tố kợp kim nh- vonfram, vana®i.
e, Độ dẫn nhiệt:
Độ dẫn nhiêt của dụng cụ cắt càng cao thì nhiệt l-ợng đ-ợc truyền khỏi l-ỡi cắt càng nhanh. Do đó giảm sự tập trung nhiệt độ trên vùng cắt. Mặt khác cho phép nâng cao tốc độ cắt. Chính vì kim c-ơng có
độ dẫn nhiệt lớn hẳn so với tất cả các loại vật liệu dụng cụ cắt khác nên cho phép dao kim c-ơng cắt với tốc độp cao.
IV.1.2 Tính công nghệ
Dụng cụ cắt th-ờng có hình dáng hình học phức tạp, đòi hỏi những yêu cầu kỹ thuật khá cao về độ chính xác hình dáng, kích th-ớc, độ nhẵn bề mặt. Vì
vậy vật liệu dụn cụ cắt cần phải có tính công nghệ tèt.
Tính công nghệ tốt là khả năng của vật liệu cho phép gia công hợp lý, dễ dàng bằng các ph-ơng pháp gia công khác nhau nh- hàn, gia công áp lực, bằng cắt, nhiệt luyện, bằng hóa nhiệt.. . ..
Tính công nghệ của vật liệu phụ thuộc vào nhiều yếu tố nh- thành phần hóa học, cấu trúc tế vi, kích th-ớc hạt, độ cứng, độ bền cơ học,độ dẫn nhiệt.
IV.1.3 TÝnh kinh tÕ
Khi chọn vật liệu dụng cụ cắt, ngoài việc chú ý
đến tính năng cắt, tính công nghệ, còn phải chú ý
đến giá thành của chúng nữa. Vật liệu dụng cụ cắt
th-ờng dắt tiền. Chi phí vật liệu th-ờng chiếm một tỷ lệ cao trong giá thành chế tạo dụng cụ cắt. Do đó cần phải chọn vật liệu dụng cụ cắt phù hợp với yêu cầu của dao, của chi tiết gia công, nhằm giảm chi phí chế tạo dao cho đơn vị chi tiết gia công.
IV.2 Các loại vật liệu dụng cụ cắt
Vật liệu dụng cụ căt đ-ợc hình thành và phát triển theo nhu cầu phát triển của khoa học kũy thuật và của sản xuất, chúng đ-ợc chia thành các loại sau:
Thép các bon dụng cụ, thép hợp kim dụng cụ, thép gió, hợp kim cứng, vật liệu sứ, kim c-ơng, nitritbo lập ph-ơng.
IV.2.1. ThÐp cacbon dông cô
Để đảm bảo cho thép các bon dụng cụ có đủ độ cứng và có tính chịu mòn cao hàm l-ợng cacbon chứa trong thép th-ờng vào khoảng 0,65 ữ 1,35%.
Sau khi nhiệt luyện, độ cứng bề mặt đạt HRC60ữ65, còn trong lõi chỉ dạt khoảng HRC40. Vì độ thấm tôi thấp nên phải tôi trong n-ớc hoặc hỗn hợp n-ớc và muối. Do tốc độ nguội nhanh nên trong khi tôi th-ờng bị biến dạng, nứt, vỡ. Mặ khác thép cacbon dụng cụ rất nhạy cảm với sự quá nhiệt. Khi quá nhiệt kích th-ớc hạt tăng nhanh làm độ giòn tăng và dễ gãy , mẻ.
Độ bền nhiệt của thép cacbon thấp, vào khoản 2000ữ2500C, độ chiumòn kém, tính năng cắt thấp. Do
đó thép cacbon dụng cụ chỉ đ-ợc chế tạo dụng cụ cắt làm việc với tốc độ thấp để cắt vật liệu mềm.
Th-ờng chỉ cắt với tốc độ V = 4 ữ 10 m/ph.
Ưu điểm của thép cacbon dụng cụ là dễ mài sắc dễ
đạt độ nhẵn bề mặt caovà giá thành rẻ.
Hiện nay th-ờng dùng một số mác thép cacbon dụng cô sau: CD70A, CD80A, CD90A, CD100A, CD110A, CD120A, CD130A ( t-ơng đ-ơng với mác thép của nga là: Y7A ữ Y13A ) CD là ký hiệu của thép cacbon dụng cụ. Các chỉ số 70,80……130 là phần vạn cacbon chứa trong thép. A là thép tốt (hàm l-ợng S < 0.02% và P <
0,03%).
Thép CD70A có độ dẻo và độ dai tốt, chịu đ-ợc va
đập nên th-ờng dùng để chế tạo các dụng cụ rèn, Dục
nguội mũi vạch… Thép CD80A, CD90A dùng để chế tạo các dụng cụ gia công gỗ nh- dao phay, dao khoét, l-ỡi c-a dọc, l-ỡi c-a đĩa. . Thép CD100A ữCD130A th-ờng dùng để chế tạo mĩu doa, bàn ren, tarô, dũa.
IV.2.2. Thép hợp kim dụng cụ.
Để tằn tính cắt, có thể pha thêm vào thép cacbon dụng cụ một số nguyên tố hợp kim nh- vonfram, vanađI, Crôm, . . . với hàm l-ợng khoảng 0,5 ữ 3%
và nhận đ-ợc thép hợp kim dụng cụ. Vonfram có tác dụng làm tăng độ bền nhiệt, độ chịu mòn. Crôm để tăng tính thấm tôi và cứng. VanađI tạo ra cacbít có
độ hạt nhỏ nên có độ cứng và độ bền cao,
THép hợp kim dụng cụ tôI ở nhiệt độ 8200 ữ 8500C trong dầu. Sau khi nhiệt luyện, dạt độ cứng HRC60 ữ66. Tuy không cứng hơn thép cacbon dụng cụ bao nhiêu, nh-ng độ bền nhiệt của thép hợp kim dụng cụ khá hơn khoảng 3500 ữ 4000C . Dodos cho phép nâng cao tốc độ cắt lên gấp 1,2 ữ1,4 lần so với thép cacbon dông cô (V = 12 ÷15m/ph).
Để chế tạo dụng cụ cắt th-ờng các loại thép hợp kim dông cô sau: 90CrSi (90XC), 100 CrWMn (XB), 130Cr12V1 (X121), 110Cr6WV (X6B) Trong đó thép 90CrSi Đ-ợc sử dụng rộng rãI nhất ì nó có những -u
®iÓm sau:
rẻ tiền so với các mác thép hợp kim dụng cụ khác.
- Độ thấm tôi và tính thấm tôi tốt có thể làm nguội trong dầu, dụng cụ cắt ít bị cong vênh.
VI.2.3 ThÐp giã
Thép gió còn gọi là thép tốc độ cao. Đó là loại thép hợp kim có hàm l-ợng hợp kim cao . Vonfram khoảng 6ữ 19% và Crôm khoảng 3ữ 4,6% nhiệt luyện đạt độ cứng HRC62 ữ65. Thép có độ thấm tôI lớn, độ bền mòn và độ bền cơ học cao, độ bền nhiệt khoảng 6000C. Vận tốc cắt lớn gấp 3ữ4 lần thép cácb bon dụng cụ. Có thể đạt Vmax = 50m/ph.
- Thép gió chia thành hai loại:
- Thép gió có năng suất th-ờng, gồm các mác thép:
P18, P12, P9, P6M5.
- Thép gió có năng suất cao, gồm các mác thép:
P182 , P95, P144, P9K5, P9K10, P18K52, P10K55:
- Chữ P – Ký hiệu thép gió - - Vnanađi (V); K – côban (Co); M- môlíp đen.
- Các chỉ số đứng sau P, , K , M, biểu thị hàm l-ợng tính theo phần trăm của .
IV.2.4. Hợp kim cứng .
Hợp kim cứng đ-ợc chế tạo bằng ph-ơng pháp luyện kim bột. Thành phần chủ yếu của hợp kimcứng là cácbít Vonfram, một số loại gồm có cacbít titan, cácbít tantan
-u điẻm của hợp kim c-ng:
- Độ bền nhiệt cao (700 ữ10000C) - Độ cứng cao lớn hơn HRC70
- Vận tốc cắt lớn khoảng 100 ữ150 m/ph
* Nh-ợc điển của hợp kim cứng - §é bÒn uèn thÊp.
- Hợp kim rất giòn, dễ vỡ.
- Khả năng dẫn nhiệt kém, dễ bị nứt đột ngột khi làm lạnh
- Tính công nghệ kém, không chế tạo các loại daop có hình dáng phức tạp.
* Tùy thuộc vào số cacbít mà hợp cứng chia thành 3 nhãm sau:
+ Nhóm 1 Cacbít : nhóm này chỉ có 1 cacbít là Vonfam, độ chịu nhiệt khoảng 8000C, độ cứng thấp nhẩt trong các nhóm hợp kim cứng.
+ Ký hiệu: BK Con số đang sau chỉ hàm l-ợng côban .
ví dụ BK8 là hợp kim cứng nhóm 1 cacbít trong đó có 8% chất kết dính côban, còn lại có 92% cacbít Vonfram.
+ Nhãm 2 cacbÝt:
- Nhóm này gồm 2 loại cácbít là cacbít titan và Cacbít Vonfram. Độ chịu nhiệt từ 900 ữ10000C dùng để cắt thép với tốc độ cao và một số thép đặc biệt.
Ký hiệu: TK : Con số dứng sau chữ T chỉ hàm l-ợng Cacbít titan; còn chữ K đứng sau chỉ hàm l-ợng cô ban; Còn lại cacbít Vonfram;
Ví dụ: T15K6 là hợpkim cứng thuộc nhóm 2 Cacbít:
trong đó 15% Cacbít titan; 6% là chất kết dính Côban ; còn lại 79% Cacbít Vonfram.
+ Nhãm 3 Cacbit : - Ký hiệu: TTK
- Con số đứng sau hai chữ T chỉ hàm l-ợng Cacbít Titan và Cacbít Tanan con số đứng sau chữ K chỉ hàm l-ợng chất kết dính côban, còn lại là hàm l-ợng Cacbít Vonfram.
- Nhóm này có tính cứng nóng nh- nhóm TK song độ bền và khả năng chịu va đập tốt hơn , dùng đẻ gia công thô phôi đúc, phôI rèn và chịu va đập.
Ví dụ : TT7K15 là hợp kim cứng thuộc 3 Cacbit trong đó 7% Cacbit Titan và Cacbit Tantan, 15% là chất kết dính, còn lại 78% là cácbít Vonfram.
IV.2.5 Vật liệu sứ
Vật liệu sứ đ-ợc chế tạo từ dạng mảnh có thành phần cơ bản là Ôxít Nhôm, nó đ-ợc chế tạo bàng ph-ơng pháp gia công nhiệt và nén với áp suất cao.
¦u ®iÓm - Độ cứng cao
- Độ bền nhiệt cao
- Cho phép gia công kim loại voáI tốc độ cao (đến 3700m/ph khi gia công tinh gang)
Nh-ợc điểm.
- Giới hạn bền uốn thấp chỉ dùng thích hợp khi gia công bán tinh và tinh với độ cứng vững của hệ thống công nghệ cao.
- Để tăng độ bền uốn của vật liệu sứ ng-ời ta thêm vào các kim loại nh- : Vonfram , Molipđen, Titan. . .
IV. 2.6. – Kim c-ơng nhân tạo
Kim c-ơng nhân tạo đ-ợc tổng hợp từ graphít ở áp suất lớn (100.000 atm) và nhiệt độ cao (25000C ) Kim c-ơng nhân tạo đ-ợc sử dụng trong lĩnh vực cắt kim loại. Việc sử dụng kim c-ơng nhân tạo khi gia công các loại vật liêu khó gia công.
- Độ cứng tế vi của kim c-ơng là 106.000MN/m2 lớn gấp 5ữ 6 lần hợp kim cứng. Độ chịu nhiệt khoảng 800ữ10000C. Do độ cứng ccao và độ chịu mòn caovà hệ số ma sát nhỏ. Kim c-ơng đ-ợc chế tạo đá mài hoặc bột mài mịn dùng cho các nguyên công mài, mài sắc.vv.
- Dao tiện kim c-ơng tyh-ờng sử dụng chủ yếu để gia công tinh các kim loại màu và còm dùng để gia côngvật liệu phi kim loại nh- chất dẻo, êbônít, cao su cứng.
IV.2.7 Nitrtbo lập ph-ơng (En-Bo)
Nitrit Bo lập ph-ơng. Là vậtliệu tổng hợp có độ cứng cao, độ bền nhiệt cao, độ bền uốn cao hơn cả kim c-ơng, độ chịu nhiệt có thể đạt tới 2000 0 C bao gồm 40% Bo 50% Ni Dùng để chế tạo đá mài tròn, các loại bột mài khác và dao tiện.
C©u hái:
1 Hãy nêu tính năng cắt của vật liệu làm dụng cụ cắt
2, Hãy trình bày và giải thích ký hiệu tính năng cắt của vật liệu làm dụng cụ cắt là thép gió và hợp kim..
Ch-ơng IV Tiện tRỤ ngoài
VI.1 Các dạng mặt trụ ngoài, Các yêu cầu của mặt trụ ngoài
VI.1.1 dạng mặt trụ ngoài
Theo hình dáng, mặt trụ ngoài đ-ợc chia làm hai dạng sau:
- Mặt trụ ngoài suốt: là mặt trụ có đ-ờng kính không đổi trên suốt chiều dài
- Mặt trụ ngoài bậc là mặt trụ có đ-ờng kính thay
đổi trên từng đoạn chiều dài của chi tiết.
VI.1.2. Yêu cầu của mẳt trụ ngoài
Mặt trụ ngoài phải có các yêu cầu sau:
- Độ thẳng của đ-ờng sinh
- Độ trụ: Mọi tiết diện cắt vuông góc với đ-ờng tâm phải bằng nhau (không có hình côn, tang trống, yên ngựa)
- Độ tròn: Các tiết diện cắt vuông góc với đ-ờng tâm, phải có độ tròn xoay (không có độ ô van góc cạnh)
- Độ đồng tâm: đ-ờng tâm của tất cả các mặtnmf trên cùng một đ-ờng thẳng.
- Những dạng sai lệch về hình dạng của mặt trụ