Прогресс методов металлообработки. Металлорежущий инструмент

Опубликовано admin Ноя 16, 2015 в Резка металлов

Античные мастера часто применяли для окончательной отделки различных деталей и изделий механическую обработку, используя при этом натуральный наждак или простейшие напильники, шаберы и пр. Средневековый этап развития мало отличался от античности, лишь подросло качество и расширился ассортимент инструмента. Вплоть до конца 16 века мало были распространены такие инструменты как: лерки, метчики, винтовые сверла и др. сложный инструмент для резки металлов и сплавов. Данное положение вещей приводило к значительному снижению производительности труда и уменьшало возможности в проектировании машин и механизмов.

Основная проблема заключалась в высокой хрупкости используемых на данном этапе углеродистых инструментальных сталей. В виду отсутствия кислородных конвертеров и ферросплавов, практически невозможно было получить качественные стали с высоким содержанием углерода. Так как, спекание и проковка заготовок из криничного (сварочного) железа приводили к выгоранию углерода. Если процесс вести мало времени. Пока не успеет выгореть большое количество углерода, тогда из структуры стали не достаточно удалялись вредные минеральные примеси, вкрапления чугуна, флюса и шлака.

Первый прогресс наметился в 1780 году в Великобритании когда Генри Корт открыл процесс пудлингования, позволявший проводить очистку стали от вредных примесей не только при умеренном выгорании углерода, но и с использованием каменного угля вместо древесного. В 19 веке были разработаны процесс конверсии и плавки в Мартеновской печи, что снизило стоимость сталей и повысило их качество. Быстрое развитие инструментального производства вскоре натолкнулось на новую преграду – при высоких скоростях резания на станках с паровым приводом происходил разогрев резцов от трения и их отпуск. Нагрев резца уже до 200*С был крайне нежелателен.

Выход их тупика пришел со стороны моря, точнее, военно-морской промышленности, которая к 1870-м годам осваивала новые виды сталей для брони и бронебойных снарядов. Использование сталей с добавкой никеля, вольфрама и/или хрома позволяло повышать твердость и прокаливаемость крупных изделий, и практически не снижала вязкость стали. Уже на всемирной промышленной выставке в Париже в 1878 году была представлена инструментальная сталь Тейлора и Уайта, содержащая 18% вольфрама и 4% хрома. В павильоне выставки установили токарный станок, на котором обрабатывали заготовки раскаленным докрасна резцом, что производило впечатление на технически грамотную публику выставки.

Использование сталей, содержащих вольфрам и некоторое количество хрома, позволило работать при температурах до 700*С и даже несколько больше. Так начали свое победоносное шествие быстрорежущие инструментальные стали.

По Советским стандартам, быстрорежущие стали маркируют буквой “Р”, после которой следует содержание вольфрама в процентах, далее остальные легирующие элементы. Содержание углерода обычно не превышает 0,8 – 0,9%. В годы ВМВ в Советском союзе практически не было разведанных месторождений вольфрамовых руд. Основная масса руды закупалась в странах Латинской Америки, в основном в Аргентине, Чили и Бразилии. К 1942 году в связи с началом “платиновой войны” между Аргентиной (симпатизировала Германии) с одной стороны и Бразилией с Чили (союзники США) с другой стороны, поставки легирующих металлов из Южной Америки практически прекратились. Это вынудило искать другой путь.

Вскоре были разработаны стали под общим названием “победиты”, они содержали наравне с вольфрамом молибден, которого было достаточно много в СССР. Содержание вольфрама можно было снизить в 2 – 3 раза без потерь твердости и прокаливаемости.

Кроме металлического инструмента, для обработки сталей и сплавов широко применяются керамические абразивные материалы, в основном синтетические. Такие как: электрокорунд, наждак, карбид бора, карбид кремния, карбид вольфрама и даже синтетические алмазы. Эти материалы отличаются высочайшей твердостью, что позволяет использовать их для обработки любых металлов вплоть до содержащих вольфрам “быстрорезов”. Основными недостатками керамических абразивных материалов являются хрупкость и быстрая изнашиваемость поверхности из-за выкрашивания зерна. Ранние мы уже говорили подробнее об абразивных материалах и абразивном инструменте. Разновидностью абразивной обработке металлов является ультразвуковая обработка металлов.

Сегодня механическая обработка деталей на металлорежущих станках практически полностью автоматизирована и отличается высокой точностью при минимальных трудозатратах.