Rychlořezné nástrojové oceli: charakteristika, vlastnosti, značení a dekódování – Mekka nástroje

Na trhu je obrovské množství různých kovů, z nichž každý má jiné vlastnosti a vlastnosti. Rychlořezná ocel je nástrojová ocel, protože se používá při výrobě řezných nástrojů. Umožňuje řezání kovu při velmi vysokých rychlostech a za vysokých teplot.

Vlastnosti a speciální charakteristiky rychlořezných ocelí umožňují jejich použití k výrobě vysoce pevných nástrojů pro širokou škálu použití. Další vlastnosti této slitiny jsou popsány níže.

Historie vzniku vysokorychlostních řezacích strojů

Účel rychlořezné oceli byl stanoven v průběhu historického procesu. Než byly k dispozici vysokorychlostní řezací stroje, řemeslníci používali běžné ocelové řezáky. Nebyly tak vhodné pro zpracování dřevěných dílů a výrobků z neželezných kovů. Hlavním problémem spojeným se soustružením s takovým nástrojem je pomalost procesu. Řezná část se také rychle stává nepoužitelnou a dosahuje vysokých teplot.

Rychlořezná ocel se pro řemeslníky stala skutečným objevem. Objevil se v roce 1858, kdy byla objevena slitina wolframu a manganu. Chemické prvky byly ideální jako legovací činidla. V průběhu XNUMX. století vědci hledali možnosti se zlepšenými vlastnostmi. Zvláštního úspěchu bylo dosaženo v pevnosti materiálu.

V důsledku toho se rychlost zpracování dílů několikrát zvýšila, stejně jako produktivita obráběcích strojů.

Ve 20. století samotvrdnoucí směsi úspěšně nahradily ty wolframové. V dnešní době jsou za nejúčinnější považovány sloučeniny bez wolframu.

Charakteristika rychlořezných ocelí

To vyvolává otázku, jaký druh oceli je vysokorychlostní? V celé své rozmanitosti lze za takové považovat pouze slitiny, které obsahují mnoho legovacích přísad. Různé chemické prvky mohou výrazně změnit vlastnosti kovu.

Pokud mluvíme o hlavních kvalitách oceli, jedná se především o zvýšení tvrdosti slitiny. Tato vlastnost je dána účelem materiálu – vytvořit podmínky, za kterých může kov pracovat při vyšší rychlosti. Ocel si musí zachovat své vlastnosti i při silném tření, ke kterému dochází při procesu řezání. V opačném případě bude materiál nevhodný pro výrobu.

Další vlastnosti rychlořezné oceli:

• Zachování vysoké úrovně odolnosti i při vysokých teplotách. Stabilita je vysvětlena schopností přístroje pracovat beze změny jeho charakteristik. Jakékoli transformace mohou vést ke zhoršení kvality výsledku, proto je důležité zachovat původní rovnováhu. Například změny v krystalové mřížce mají za následek nadměrné tření a zahřívání kovu. Potom se tvrdost materiálu snižuje, ale jeho plasticita se naopak zvyšuje. K opotřebení takového nástroje dojde mnohem rychleji než za správných provozních podmínek.
• Pevnost Tvrdost rychlořezné oceli souvisí s její aplikací. Materiál se často používá pro řezání polotovarů nebo zpracování dílů. Výsledky výzkumu ukazují, že kvalitní ocel si zachovává své vlastnosti při teplotách do +6 000 °C. Pokud je kvalita oceli normální, tvrdost bude nižší než u jakéhokoli jiného uhlíkového kovu.
• Zvýšená odolnost, díky níž je obtížné zničit ocelový nástroj. Pro takový kov jsou křehkost a flexibilita nepřijatelné, protože pracuje při poměrně vysoké rychlosti. Díky své stabilitě lze ocel použít i při vysokých rychlostech posuvu. To bude mít za následek větší hloubku řezu.

Třídy a typy rychlořezných ocelí

Značení z rychlořezné oceli se velmi liší. S jeho pomocí můžete zjistit, v jakém poměru ocel obsahuje legující prvky. Proto bude také snadné určit účel a vlastnosti materiálu.

Pokud se stejné legující prvky (chróm a wolfram) nacházejí v různých variantách oceli, ale v různých množstvích, vlastnosti se budou výrazně lišit. V případě nečistot vanadu, uhlíku a kobaltu je značení ještě důležitější.

Bez ohledu na složení rychlořezné oceli bude první písmeno P. Právě to odlišuje rychlořeznou ocel od ostatních druhů ocelí. Dále následuje číslo, které ukáže procento wolframu k celkové hodnotě. Toto je hlavní legující prvek, který je nezbytně přítomen při dekódování rychlořezné oceli. Po něm přicházejí další složky jako vanad (V), kobalt (K), molybden (M).

Na základě ustanovení státní normy není množství chrómu ve značení uvedeno. Obsah tohoto legujícího prvku je vždy roven 4 %. Vanad se také nezaznamenává, pokud je jeho procento nižší než 2 %, a molybden, pokud je nižší než 1 %. Obrázek níže tedy ukazuje rychlořeznou ocel (HSS), wolfram a jeho procentuální obsah (6 %), molybden a jeho obsah (5 %) a kobalt a jeho množství v procentech (5 %). Tyto vlastnosti má značka P6M5K5.

V mnoha ohledech jsou vlastnosti a následně i rozsah použití rychlořezné oceli určovány karbidy žáruvzdorných kovů a ocelovou základnou, která je rámuje.

Účelem karbidů molybdenu, vanadu a wolframu je zabránit opotřebení nástroje. Ocelová základna je určena ke zpevnění nástroje. Tato ocel zvládne i velké zatížení.

Rychlořezné nástrojové oceli se dělí do tří skupin:

• S normální tepelnou odolností. Zahrnují sloučeniny wolframu nebo wolframu a molybdenu. Například rychlořezná ocel P6M5, P9, P18, P8M3. Do skupiny patří i kompozice legované dusíkem, které zlepšují řezné vlastnosti materiálu. Hlavním účelem tohoto druhu oceli je zpracování plastů, železných, neželezných a konstrukčních kovů. Materiál je součástí řezných prvků nástroje.
• Se zvýšenou tepelnou odolností. Chemické složení rychlořezné oceli této skupiny má své vlastní vlastnosti. V první řadě se jedná o vyšší obsah vanadu, kobaltu a uhlíku. Příkladem jsou značky R9F5, R9K5, R10K5F2. Účelem tohoto typu oceli je zpracování konstrukčních, kalených, nerezových a vysokoteplotních kovů.
• S vysokou tepelnou odolností. Množství legujících přísad bude výrazně vyšší než u předchozích skupin a obsah uhlíku bude nižší. Například rychlořezná nástrojová ocel s označením B14M7K25, vysokovýkonná ocel B11M7K23. Materiál bude v budoucnu sloužit pro řezání obtížně obrobitelných dílů nebo slitin titanu.

Výroba rychlořezných ocelí a jejich zpracování

Rychlořezná ocel se vyrábí jednou ze dvou moderních technologií:

• klasické, tj. lití slitiny do kokil, válcování a kování;
• prášek, který zahrnuje rozprašování proudu tekutého kovu dusíkem.

V praxi se častěji používá klasická metoda. Jde o to, že zohledňuje všechny vlastnosti zpracování typické pro vysokorychlostní řezací stroje. Pro zajištění trvanlivosti výrobku jsou dodržována dvě pravidla. První je zabránit zkapalňování karbidu ve výsledné slitině. Často k tomu dochází v důsledku nekvalitního nebo příliš krátkého kování. Druhým je povinné žíhání před kalením. Nedodržení pravidel může mít za následek „zlomeninu naftalínové koule“, která způsobí, že se produkt stane křehkým.

Samotné vytvrzování probíhá při optimální teplotě. Vhodná teplota je taková, která nevyvolává růst zrn v α-Fe (alfa železo), ale zároveň co nejvíce rozpouští obsažené legující nečistoty.

Ve struktuře kalené oceli tvoří austenit až 30 %. Jeho účelem je snížit tepelnou vodivost materiálu a tvrdost celého nástroje. Ve velkém množství může austenit způsobit poškození, proto by měl být přebytek odstraněn. Existují dva způsoby, jak to lze provést:

• aplikujte nízké teploty, tj. před temperováním ochlaďte materiál na -80 °C;
• použít vícenásobné temperování, opakování ohřevu, udržování a chlazení několikrát za sebou.

Postupy neodstraní veškerý austenit, ale odstraní většinu z rychlořezné oceli.

Oblast použití rychlořezné oceli

Rychlořezné ocelové frézy lze použít pro různé nástroje. V podstatě se jedná o malé vrtačky a frézy. Tyto nástroje slouží ke zpracování materiálů, ze kterých vznikají konstrukce, strojní součásti a některé stavby. Rozsah použití lze rozšířit o nečistoty.

Například s wolframem se ocel stává vhodnou pro řezání zubů nebo závitů. Nástroje s přídavkem vanadu se používají k vytvoření zařízení schopných dokončovat materiál. S kobaltem je možné zpracovávat kov s antikorozními a tepelně odolnými vlastnostmi.

HSS frézy i vrtáky musí být odolné vůči různým teplotám a opotřebení. Existuje však také řada dalších požadavků, které mohou zlepšit kvalitu oceli. V první řadě je to schopnost odolávat korozi a také zachování původních rozměrů a tvaru i při vysokých provozních otáčkách.

Neméně důležitá je i odolnost proti dynamickému zatížení. Rychlořezné nástrojové oceli se vyznačují odolností vůči vysokým teplotám od +600 °C do +6 400 °C. Tyto parametry umožňují jejich použití pro vytváření fréz, závitníků, protahovaček, fréz, pil a záhlubníků.

doporučené články

• Napětí svařovacího proudu: co to je a jak je regulováno
• Nerezová ocel: přísady a komponenty
• Svařování nádrží: druhy a vlastnosti technologických postupů

Oblast použití různých jakostí rychlořezných ocelí

Nejčastěji se používá s nástroji jednoduchého tvaru, které nevyžadují zdlouhavé broušení. Vhodné i pro konstrukční materiály. Ocel má snížený brusný výkon, ale zároveň vyšší plasticitu ve srovnání s jinými jakostami. Díky své vlastnosti je vhodný pro aplikaci metody plastické deformace.

Tento typ oceli má vysoké technologické vlastnosti. Vzhledem k jeho provozním vlastnostem je rozsah použití poměrně široký. Zpracovat lze téměř všechny druhy běžných stavebních materiálů. Vysoká úroveň brousitelnosti

Rozsah použití je prakticky stejný jako v případě rychlořezné oceli P18. Brusný výkon je však nižší než u P18.

Vhodné pro obrábění řezných nástrojů a nástrojů pracujících s rázovým zatížením. Rozsah teplot kalení je menší než v případě P18. Zvyšuje se pravděpodobnost dekarbonizace

Vlastnosti jsou podobné jako u značky 10P6M5. Rozdíl je v tom, že je méně tvrdý, ale zároveň odolnější.

Broušení je špatné. Používá se při zpracování výstružníků, tvarových fréz, konstrukčních ocelí (za podmínek středních řezných podmínek), protahovaček, polotovarů a dokončovacích nástrojů.

Při střední řezné rychlosti je možné zpracovávat polotovary a dokončovací nástroje, ale i abrazivní materiály. Dobrá alternativa ke třídám R14F4 a R6F5, protože brousitelnost je vyšší a ostatní vlastnosti jsou téměř stejné.

Broušení je špatné. Používají se u nástrojů jednoduchého tvaru, které nevyžadují zdlouhavé broušení. Bude dobře fungovat při zpracování abrazivních materiálů a dokončovacích nástrojů s malými řeznými průřezy.

Razítka snesou vysoké teploty, proto jsou vhodné pro žáruvzdorné materiály. Brousitelnost je mírně snížena

Řada typů kovových výrobků zahrnuje takové tvary, jako je pás, plech, kruh a čtverec. V praxi se nejčastěji používá kruh. Čtverec je určen pro výrobu nožů, elektrických hoblíků a soustružnických fréz. Každá složka sortimentu má svá specifika, proto se pro spolehlivost raději poraďte s odborníkem.

Bylo tak možné zjistit, co znamená rychlořezná ocel a tvrdá slitina, jaké vlastnosti a vlastnosti ocel má a také jak dešifrovat její označení. Uveden byl i rozsah použití značek a podrobnější informace lze získat u specializovaných firem. Vyberou materiál s vlastnostmi, které budou pro vaši situaci nejoptimálnější. Představeny budou také nezbytné podmínky pro výrobu a tepelné zpracování rychlořezné oceli, které zajistí její vysokou kvalitu.

Vedoucí obchodního oddělení

Takový speciální materiál, jako jsou rychlořezné oceli, se vyznačuje přítomností jedinečných parametrů, které umožňují použití ocelí této třídy pro výrobu nástrojů.
Parametry ocelí spadajících do kategorie vysokorychlostního řezání umožňují vyrábět z nich nástroje pro nejrůznější účely.

Charakteristika rychlořezných ocelí

Do této kategorie patří oceli, mezi jejichž součástmi je řada speciálních legujících přísad. Hotové oceli díky své přítomnosti získávají nové vlastnosti, které umožňují nástroje z nich vyrobené úspěšně používat k provádění práce při vysokých rychlostech. Jejich rozdíl od standardních druhů ocelí obsahujících uhlík je právě v tom, že nástroj, pro jehož výrobu se stávají základem, je určen speciálně pro zpracování tvrdých druhů kovů při zvýšené rychlosti.

Nejdůležitější parametry, kterými lze rozlišit rychlořezné oceli:

• Vysoký stupeň tvrdosti, udržovaný i při zahřátí. Není žádným tajemstvím, že každý nástroj používaný k řezání nebo zpracování kovu se během provozu zahřívá na vysokou teplotu. Pokud je vyroben z obyčejné oceli, pak se při zahřátí popustí a jeho pevnost se sníží. To se nestane, pokud se při výrobě použije legovaná nástrojová ocel, jejíž pevnost zůstává nezměněna i při teplotě ohřevu 6 tisíc stupňů. Porovnáme-li takové oceli s běžnými uhlíkovými, bude jejich hustota o řád nižší;
• Zvýšený stupeň červené stálosti. Tento parametr ve vztahu ke kterémukoli z kovů charakterizuje trvání časového období, během kterého je zkoumaný kov schopen odolat vlivu zvýšených teplot, aniž by ztratil své vlastní výchozí vlastnosti. Proto rychlořezný typ legovaných nástrojových ocelí jako materiál pro výrobu řezných nástrojů dlouho nenajde obdoby.
• Odolnost vůči destruktivnímu vlivu. Nástroj pro řezbáře musí mít kromě schopnosti odolávat dlouhodobému působení vysokých teplot také speciální mechanické parametry.

Vysvětlení označení značky

Tento druh oceli byl poprvé vynalezen britskými specialisty. Vzhledem k tomu, že může být použit pro zpracování kovů vysokou rychlostí, dostal název „rapidsteel“. Tato vlastnost tohoto typu oceli a následně přijaté jméno vedly k tomu, že všechna jejich jména začínají písmenem P.
První číslo, které je umístěno za písmenem P, označuje procentuální obsah chemického prvku, jako je wolfram. Kromě toho rychlořezná ocel obsahuje prvky jako molybden a kobalt, označené M a K. Za každým z těchto písmen v označení je číslo, jehož hodnota se stává obsahem požadované látky v celkovém množství.

Zlepšení parametrů produktu

Aby nástroje vyrobené z tohoto druhu oceli měly zvýšenou pevnost, odolnost proti opotřebení a korozi, je jejich povrch podroben speciální úpravě. K dispozici jsou následující možnosti:

• Úprava dusíkem, prováděná ve zcela plynném prostředí, které obsahuje 80 % dusíku a 20 % amoniaku, nebo 100 % amoniaku. Potřebná doba k provedení takové technologické operace je od 10 do 40 minut a teplota od 550 do 6600 stupňů. Použití plynného prostředí současně s amoniakem a formaldehydem umožnilo vytvořit na povrchu méně křehkou vrstvu;
• Proces sycení uhlíkem a dusíkem, jinak nazývaný kyanidace, jak se provádí v tavenině sodných solí. Na základě účelu určeného dílu můžete zjistit, kde bude použit a upravit tam dodávku látky ke zpracování;
• Sulfidace, která zahrnuje ponoření do kapalné lázně kapalného oxidu síry s přídavkem oxidů síry. Teplota, při které se zákrok provádí, se pohybuje od 550 do 6600 stupňů Celsia.

Kromě toho mohou být nástroje vyrobené z rychlořezné oceli ošetřeny párou, což umožňuje zlepšit pevnost jejich povrchů a uchovat je po delší dobu. Samostatně stojí za zmínku, že před provedením výše uvedené operace musí být nástroj tepelně zpracován, s ostřením a broušením řezné části.

Hlavním účelem ocelí označovaných jako rychlořezné oceli je opracování vodorovných ploch tvrdých kovů, které nelze zpracovat standardními prostředky.