Материалы повышенной обрабатываемости (лезвийная обработка)

Высокая производительность обработки, малый износ инструмента, хороший отвод стружки из зоны резания необходим прежде всего при обработке заготовок в автоматизированном производстве – на автоматических линиях, станках-автоматах. Для этого используют специальные материалы – автоматные стали и латуни.

Автоматные стали. Наиболее известными и широко применяемыми в промышленности являются автоматные стали с повышенным ОГЛАВЛЕНИЕм серы. Эти стали маркируются буквой "А" (автоматные) в начале обозначения стали (табл. 11.3).

Таблица 11.3

Химический состав автоматных сталей с повышенным ОГЛАВЛЕНИЕм серы

Сталь	ОГЛАВЛЕНИЕ компонентов, % масс.
	C	Mn	S	P
А12	0,08...0,16	0,7...1,0	0,08...0,20	0,08...0,15
А20	0,17...0,24	0,7...1,0	0,08...0,15	до 0,06
А30	0,27...0,35	0,7...1,0	0,08...0,15	до 0,06
А40Г	0,37...0,45	1,20...1,55	0,18...0,30	до 0,05

Хорошая обрабатываемость резанием сталей достигается за счет повышенного содержания в них серы (0,08... ...0,35%) и фосфора (0,06...0,15%). Сульфиды, присутствующие в структуре стали, оказывают смазывающее действие, уменьшая трение между обрабатываемой поверхностью, стружкой и инструментом. Это повышает стойкость режущего инструмента и позволяет получить поверхность с малой шероховатостью. Кроме того, обладая низкой прочностью, сульфиды и фосфиды способствуют образованию стружки надлома. Наиболее эффективно влияние серы при высоких скоростях резания.

Для устранения красноломкости ОГЛАВЛЕНИЕ марганца в этих автоматных сталях повышенное – 0,7...1,55% (см. табл. 11.3). Однако довольно значительное ОГЛАВЛЕНИЕ вредных примесей – серы и фосфора – снижает прочность и вязкость сталей, они склонны к хрупкому разрушению, имеют пониженный предел выносливости. Поэтому основная область их применения – производство непагруженных деталей: крепежных (винты, шпильки, болты, гайки), мелких деталей сложной конфигурации и т.п. в условиях массового производства на станках-автоматах. Стали с более высоким ОГЛАВЛЕНИЕм углерода (А30, А40Г) обладают большей прочностью, их можно упрочнять термической обработкой.

Улучшение обрабатываемости сталей резанием достигается также введением в них свинца (0,15...0,30%) или селена (0,04...0,10%), образующих в структуре мягкие включения, которые играют роль внутренней смазки, препятствующей схватыванию материала инструмента с материалом детали. Кроме того, наличие включений способствует дроблению стружки, что позволяет повысить скорость резания на 20...30%, не снижая стойкости инструмента, а при сохранении постоянной скорости резания стойкость инструмента увеличивается в 2...3 раза. Одновременно улучшается качество обработанной поверхности.

Наиболее перспективно применение автоматных кальцийсодержащих сталей. Эти стали нетоксичны (свинец и селен токсичны) и дешевы. Кальций вводится в жидкую сталь в виде модификатора – силикокальция. Такое модифицирование придает сульфидным включениям сферическую форму, что улучшает обрабатываемость резанием. Стали обозначаются буквами "АЦ", например АЦ45 (автоматная; кальцийсодержащая; 0,45 – среднее ОГЛАВЛЕНИЕ углерода).

Следует отмстить ряд существенных преимуществ сталей типа "АЦ" перед автоматными сталями с повышенным ОГЛАВЛЕНИЕм серы.

В частности, важным преимуществом кальцийсодержащих сталей является повышенная обрабатываемость не только твердосплавным инструментом с высокими скоростями резания, но и инструментом из быстрорежущих сталей; при этом одновременно могут быть достигнуты повышение и скорости резания, и стойкости инструмента (табл. 11.4).

Механические свойства кальцийсодержащих сталей и сталей без кальция одинаковы. Стали "АЦ" и обычные обладают идентичными технологическими свойствами (исключение – обрабатываемость резанием) – штампуемость, свариваемость, прокаливаемость и др. Стали "АЦ" подвергают упрочняющей термической обработке, режимы которой такие же, как у соответствующих сталей без кальция. Обе эти особенности позволяют изготавливать из них нагруженные детали, например зубчатые колеса.

Автоматная латунь. В состав автоматных латуней входит свинец, играющий роль внутренней смазки и спо-

Таблица 11.4

Относительная обрабатываемость резанием сталей типа "АЦ"

Обработка	Материал инструмента	Диапазон V, м/мин	Kv		Kст
			АЦ45/45	АЦ40Х/40Х	АЦ45/45	АЦ40Х/40Х
Точение черновое	Т5К10	68...136	1,27...1,57	1,41...1,57	1,33...1,75	1,0...3,0
Точение чистовое	Т15К6	88...212	1,25...1,29	1,2...1,6	1,1...1,33	1,7...2,24
Сверление	Р6М5	18...25	1,25	-	1,3...1,33	2,7
Зубофрезерование	Р6М5К5	23...37	-	-	1,6	3,0

Примечания:

1. V – скорость резания.

2. КV – коэффициент увеличения скорости резания.

3. Кст – коэффициент увеличения стойкости инструмента.

собствующий дроблению стружки. Типичная автоматная латунь – ЛС59-1. Ее используют для изготовления массовых деталей, от которых требуется коррозионная стойкость, – различные ниппели, штуцеры, крепежные детали водопроводных систем и т.п.

Помимо автоматных сталей и латуней к материалам с высокой обрабатываемостью относятся бронзы, чугуны без отвела.

Сплавы на основе меди – латуни и бронзы – обладают высокой обрабатываемостью, их твердость и прочность значительно ниже, чем у сталей. Допустимые скорости резания при их обработке примерно в два раза выше, чем при обработке сталей. Хорошая обрабатываемость резанием чугунов объясняется наличием в структуре свободного графита, играющего роль смазки и способствующего дроблению стружки.