Під час різання металу ріжуча частина інструменту безпосередньо виконує роботу різання, тому інструментальний матеріал зазвичай відноситься до матеріалу ріжучої частини інструменту. Правильний вибір інструментального матеріалу є вирішальним аспектом процесу різання, який значною мірою визначає продуктивність різання, споживання інструменту та витрати на обробку, точність обробки та якість поверхні. Розвиток інструментальних матеріалів також стимулюється і впливає на розвиток матеріалів для заготовок. Нижче ми обговоримо вибір інструментальних матеріалів.
Під час роботи інструменти піддаються значному тиску різання, тертю та ударам, створюючи високі температури різання. Використання невідповідних матеріалів у таких високих-температурах, високому-тиску та середовищі з інтенсивним тертям може призвести до швидкого зносу або пошкодження інструменту. Тому інструментальні матеріали повинні відповідати певним основним вимогам.
1. Висока твердість і хороша зносостійкість
Твердість є основною властивістю інструментальних матеріалів. Для видалення стружки із заготовки твердість інструменту повинна бути більшою, ніж матеріал заготовки. Твердість ріжучої кромки інструментів, що використовуються для різання металів, зазвичай перевищує 60HRC.
Для вуглецевої інструментальної сталі твердість повинна бути вище 62 HRC при кімнатній температурі; для швидкорізальної-сталі твердість 63-70 HRC; а для твердосплавних інструментів твердість 89-93 HRC.
Зносостійкість - це здатність матеріалу інструменту протистояти зношуванню. Взагалі кажучи, чим вища твердість інструментального матеріалу, тим краща його зносостійкість. Чим вища твердість, тим більше число, тим дрібніші частинки, і чим рівномірніше розподілені тверді частинки в металографічній структурі інструментального матеріалу, тим краща зносостійкість. Це також пов'язано з хімічним складом матеріалу інструменту, міцністю, мікроструктурою і температурою зони тертя.
2. Достатня міцність і міцність
Щоб гарантувати, що інструмент може працювати без сколів або руйнувань під високим тиском, ударами та вібраціями, які зазвичай виникають під час різання, матеріал інструменту повинен мати достатню міцність і міцність. Взагалі кажучи, чим вища міцність, тим більші сили різання він може витримати.
3. Висока термостійкість
Термостійкість є основним показником продуктивності різання інструментального матеріалу. Зазвичай вимірюється його здатністю зберігати високу твердість, зносостійкість, міцність і в’язкість при високих температурах. Він також відомий як гаряча твердість.
Чим вища високотемпературна твердість інструментального матеріалу, тим краща його термостійкість, більша стійкість до високотемпературної пластичної деформації та зношування, а також вища допустима швидкість різання.
Окрім високо{0}}температурної твердості, інструментальні матеріали також мають виявляти високу-температурну стійкість до окислення та добру стійкість до адгезії та дифузії. Ця властивість називається хімічною стійкістю.
4. Хороші теплофізичні властивості та стійкість до термічного удару
Чим краща теплопровідність інструментального матеріалу, тим легше відводити тепло від різальної зони, тим самим знижуючи температуру ріжучої частини матеріалу інструменту та зменшуючи знос інструменту.
5. Хороша технологічність
Інструменти повинні не тільки мати чудові різальні характеристики, але й бути простими у виготовленні. Для цього необхідні інструментальні матеріали, які мають хорошу технологічність, як-от кування, термічна обробка, зварювання, шліфування та стійкість до високо-температурної пластичної деформації.
6. Економічна ефективність
Основним показником інструментальних матеріалів є економічна ефективність. Розробка інструментальних матеріалів повинна базуватися на реальній ресурсній ситуації країни, яка має велике економічне та стратегічне значення.
Деякі інструменти можуть бути дорогими за одиницю, але їх тривалий термін служби означає, що вартість компонента не обов’язково висока. Тому при виборі ріжучого інструменту слід враховувати економічний ефект. Крім того, у передових системах обробки продуктивність різального інструменту також повинна бути стабільною та надійною, з певним ступенем передбачуваності та високої надійності.