Благодаря доступным на сегодня методам порошковой металлургии возможно изготовление режущего инструмента из быстрорежущей стали, отличающегося отменной прочностью и износостойкостью. В процессе снятия большого слоя металла и механообработки с ударом, такой инструмент показывает лучший результат, чем твердосплавный.
В состав быстрорежущей стали входит два основных компонента — стальная основа, придающая инструменту прочность, и карбиды тугоплавких металлов (молибдена, вольфрама, ванадия), повышающих износостойкость.
Процесс производства быстрорежущей порошковой стали состоит в следующем: она, находясь в расплавленном состоянии, посредством специальной насадки проходит сквозь поток жидкого азота. После этого сталь затвердевает в форме отдельных частиц. В результате структура получается равномерной, так как для образования неоднородностей из карбидов попросту не хватает времени.
Полученный порошок просеивается, после чего помешается в специальный контейнер из стали, где создается вакуум. Далее происходит горячее изостатическое прессование: содержимое контейнера под воздействием высокого давления и температуры спекается, за счет чего материал получается однородным.
Затем сталь подвергается обработке давлением.
Технологический процесс производства быстрорежущей порошковой стали может различаться (все зависит от производителя), но обработка жидким азотом, как и изостатическое прессование, выполняются в любом случае.
Преимущества и недостатки порошковой быстрорежущей стали
Порошковая сталь характеризуется двумя основными свойствами:
- износостойкостью;
- прочностью.
Мелкие карбиды, распределенные равномерно в стальной основе, делают данный сплав более прочным. Это особенно важно в случае, когда режущим инструментом из такого материала снимается достаточно большой припуск или выполняется обработка с ударом.
В обыкновенной быстрорежущей стали содержится приблизительно 8 % карбидов средней твердости, впрочем, как и в порошковой, только в ней карбиды обладают большей твердостью. Этим, собственно, обусловлена износостойкость изделий, выполненных из этого порошковой стали.
У данного материала имеется всего один недостаток — цена. Стоимость быстрорежущей порошковой стали выше обычной. Этот изъян компенсируется высокой производительностью сплава и стойкостью режущего инструмента, изготовленного из него. К тому же, такие резцы и фрезы намного легче перетачиваются.
Быстрорежущая порошковая сталь против твердого сплава
Главный конкурент порошковой стали — твердый сплав. Твердосплавные инструменты характеризуются высокой износостойкостью и, вместе с тем, хрупкостью. Из-за этих особенностей цельный инструмент из твердого сплава практически не используется в работе с ударом и его не применяют при снятии больших припусков.
Благодаря содержанию в быстрорежущей порошковой стали множества твердых карбидов, его износостойкость можно сопоставить с показателем твердого сплава. При этом сталь отличается высокими прочностными характеристиками, за счет которых при эксплуатации проявляет себя гораздо лучше твердосплавного материала. Больше всего это проявляется при нарезании резьбы, а также при фрезеровании различных поверхностей.
Последнее достижение в области производства порошковой стали — электрошлаковый переплав. Он представляет собой процесс очистки стали, при котором повышается прочность материала и улучшается сопротивляемость выкрашивания.
Однородное расположение карбидов позволило увеличить их число в сплаве. В быстрорежущей порошковой стали содержание карбида ванадия достигает 14 % (при этом в обыкновенной быстрорежущей стали это значение составляет 4 %). Несмотря на это, материал прочен и достаточно легко поддается шлифованию.
Покупая резец или фрезу из быстрорежущей порошковой стали следует быть внимательным и аккуратным, поскольку некоторые восточноевропейские и азиатские производители, преследуя корыстные цели, обходятся без электрошлакового переплава. Последствием такой безответственности и желания сэкономить становится неоднородность расположения карбидов и, как результат, выкрашивание инструмента в процессе работы.
Методы, которые используются в порошковой металлургии, изменили отношение металообработчиков к быстрорежущей стали. Инновационные разработки в области очистки материалов от примесей в комплексе с базовыми технологиями позволяют увеличивать число карбидов с сохранением высокой прочности.
Перейти к списку статей >>
