Narzędzia skrawające pracują w bardzo ciężkich warunkach, które charakteryzują się bardzo wysoką temperaturą, wysokimi naciskami jednostkowymi oraz dużą prędkością obrotową.
Podstawowy materiał narzędzi skrawających – stal szybkotnąca
Z tego powodu projektanci narzędzi skrawających zmuszeni są do zastosowania specjalnych materiałów, które muszą spełniać określone wymagania takie jak :
- Twardość większa od obrabianego materiału
- Duża wytrzymałość na skręcanie, zginanie, a przede wszystkim na ściskanie, które jest dominującym naprężeniem podczas procesu obróbki skrawaniem
- Wysoka odporność zmęczeniowa
- Odporność na zużycie, przede wszystkim ścierne oraz adhezyjne
Stale szybkotnące jako podstawowy materiał narzędzi skrawających
Obecnie na rynku możemy znaleźć wiele rodzajów materiałów stosowanych do wytwarzania narzędzi skrawających takich jak frezy do metalu ( sklep online ) , noże tokarskie HSS, nawiertaki, rozwiertaki. Jednym z najczęściej stosowanych jest stal szybkotnąca, która występuje dzisiaj w kilkunastu gatunkach. Ten materiał oznaczany jest w następujący sposób, na początku znajdują się litery HS, a następnie cyfry rozdzielone kreskami, które wskazują na procentową zawartość stężenia masowego pierwiastków w kolejności : W-Mo-V-Co. Jeżeli na końcu występuje dodatkowo litera C, oznacza to, że dany materiał posiada podwyższoną zawartość węgla.
Stale szybkotnące cechują się następującymi pozytywnymi właściwościami:
- Atrakcyjna ( niska ) cena w porównaniu z innymi materiałami narzędziowymi
- Bardzo dobre własności skrawające dla małych prędkości obrotowych. Oznacza to, że w przypadku obrabiania małych cech danego elementu, gdzie wymagane są niskie prędkości obrotowe, stale szybkotnące gwarantują doskonałą jakość powierzchni
- Bardzo dobra odporność na kruche pękanie w trudnych warunkach skrawania, co zapewnia bezpieczeństwo pracownikowi
- Bardzo dobra wytrzymałość na zginanie oraz rozciąganie
- Łatwe kształtowanie geometrii danego narzędzia
Niestety stale szybkotnące posiadają również szereg różnych wad:
- Niska temperatura pracy, która nie przekracza około 700 stopni Celsjusza. Oznacza to, że stal szybkotnąca nie nadaje się do dużych prędkości obrotowej podczas procesu obróbkowego
- Mała twardość porównaniu z innymi materiałami narzędziowymi. Z tego powodu istnieje dość duże ograniczenie odnośnie materiałów, które mogą być skrawane narzędziami ze stali szybkotnącej
- Niska odporność ścierna w porównaniu z innymi materiałami ściernymi, co zmniejsza żywotność danego narzędzia
Jeżeli weźmiemy pod uwagę i przeanalizujemy wszystkie wady i zalety stali szybkotnących to możemy dojść do wniosków, że warto ich użyć w przypadku obrabiania elementów skomplikowanych, które wymagają niskich prędkości obrotowych. Świetnym przykładem więc elementów wykonywanych z tego materiałów są wiertła ( https://artykulytechniczne.pl/wiertla.html ) , frezy oraz pogłębiacze do otworów.
Jakie są rodzaje stali szybkotnących?
Stale szybkotnące wykonane są z materiałów o wysokiej zawartości pierwiastków stopowych takich jak : Wolfram, Kobalt lub Wanad. Tworzą one w stali węgliki występujące w osnowie, które nadają materiałowi własności przydanych w obróbce skrawaniem. Zasadą jest, że im więcej dodatków stopowych, tym większa jest zawartość węgla ( do 1,15 procenta ), która musi zapewnić odpowiednią ilość tworzonych węglików.
Możemy dzisiaj wyróżnić rodzaje stali szybkotnących, podzielonych ze względu na dominującą zawartość danego pierwiastka stopowego. Przykładem może być stal szybkotnąca kobaltowa. Dzięki podwyższonej zawartości kobaltu, finalny materiał będzie miał zwiększoną temperaturę pracy. Innym ciekawym przykładem, może być też stal szybkotnąca wanadowa. Dzięki podwyższonej zawartości wanadu, materiał zyskuje podwyższoną odporność na ścieranie, a więc narzędzie z niego wykonane, będzie charakteryzować się wydłużoną żywotnością.
Jak wytwarza się stal szybkotnącą?
Stal szybkotnącą można wytworzyć poprzez tradycyjny proces odlewania lub dzięki coraz bardziej popularnej technologii metalurgii proszków. Polega ona na rozpyleniu w cieczy ciekłej stali szybkotnącej, aby uzyskać postać proszku. Następnie proszek zostaje wymieszany i prasowany, a na samym końcu spiekany. Dzięki takiej technologii uzyskujemy większą ilość węglików spiekanych, których ilość decyduje o najważniejszych cechach stali szybkotnącej.
