در برش فلز، قسمت برش ابزار به طور مستقیم کار برش را انجام می دهد، بنابراین مواد ابزار به طور کلی به مواد قسمت برش ابزار اشاره دارد. انتخاب مناسب مواد ابزار یکی از جنبههای مهم فرآیند برش است که تا حد زیادی بهرهوری برش، مصرف ابزار و هزینههای پردازش، دقت ماشینکاری و کیفیت سطح را تعیین میکند. توسعه مواد ابزار نیز تحت تأثیر توسعه مواد قطعه کار است. در زیر، ما در مورد انتخاب مواد ابزار بحث می کنیم.
در حین کار، ابزارها تحت فشار، اصطکاک و ضربه قابل توجهی قرار می گیرند و دمای برش بالایی ایجاد می کنند. کار کردن در این دمای{1}}بالا، فشار- و محیط با اصطکاک شدید، استفاده از مواد نامناسب میتواند منجر به سایش یا آسیب سریع ابزار شود. بنابراین، مواد ابزار باید الزامات اساسی خاصی را برآورده کنند.
1. سختی بالا و مقاومت در برابر سایش خوب
سختی یک ویژگی اساسی مواد ابزار است. برای حذف تراشه ها از قطعه کار، سختی ابزار باید بیشتر از سختی مواد قطعه کار باشد. سختی لبه برش ابزارهای مورد استفاده برای برش فلزات معمولاً بالاتر از 60HRC است.
برای فولاد ابزار کربنی، سختی باید بالاتر از 62 HRC در دمای اتاق باشد. برای فولاد سریع-سختی 63-70 HRC است. و برای ابزار کاربید، سختی 89-93 HRC است.
مقاومت در برابر سایش توانایی مواد ابزار برای مقاومت در برابر سایش است. به طور کلی، هر چه سختی یک ماده ابزار بیشتر باشد، مقاومت آن در برابر سایش بهتر است. هرچه سختی بیشتر باشد، عدد بیشتر باشد، ذرات کوچکتر و ذرات سخت در ساختار متالوگرافی مواد ابزار به طور یکنواخت توزیع شوند، مقاومت در برابر سایش بهتر است. این همچنین به ترکیب شیمیایی مواد ابزار، استحکام، ریزساختار و دمای ناحیه اصطکاک مربوط می شود.
2. استحکام و استحکام کافی
برای اطمینان از اینکه ابزار می تواند بدون بریدگی یا شکستن تحت فشارهای بالا، ضربه و ارتعاشاتی که معمولاً در طول برش با آن مواجه می شوند، کار کند، مواد ابزار باید دارای استحکام و چقرمگی کافی باشد. به طور کلی، هرچه چقرمگی بالاتر باشد، نیروهای برشی بیشتر می تواند تحمل کند.
3. مقاومت در برابر حرارت بالا
مقاومت حرارتی شاخص اولیه عملکرد برش مواد ابزار است. معمولاً با توانایی آن در حفظ سختی بالا، مقاومت در برابر سایش، استحکام و چقرمگی در دماهای بالا اندازه گیری می شود. به عنوان سختی گرم نیز شناخته می شود.
هرچه سختی{0}درجه حرارت بالا ماده ابزار بیشتر باشد، مقاومت آن در برابر حرارت بهتر است، مقاومت آن در برابر تغییر شکل پلاستیک با دمای بالا و سایش بیشتر و سرعت برش مجاز بالاتر میرود.
علاوه بر{0}}سختی در دمای بالا، مواد ابزار باید مقاومت در برابر اکسیداسیون در دمای بالا و مقاومت خوبی در برابر چسبندگی و انتشار داشته باشند. به این خاصیت پایداری شیمیایی می گویند.
4. خواص ترموفیزیکی خوب و مقاومت در برابر شوک حرارتی
هرچه رسانایی حرارتی مواد ابزار بهتر باشد، انتقال حرارت برش به دور از ناحیه برش آسان تر است، در نتیجه دمای قسمت برش مواد ابزار کاهش می یابد و سایش ابزار کاهش می یابد.
5. قابلیت ساخت خوب
ابزارها نه تنها باید عملکرد برش عالی داشته باشند، بلکه باید به راحتی تولید شوند. این امر مستلزم داشتن قابلیت ساخت خوب مواد ابزار است، مانند آهنگری، عملیات حرارتی، جوشکاری، سنگ زنی، و مقاومت در برابر تغییر شکل پلاستیک در دمای بالا.
6. کارایی اقتصادی
بهره وری اقتصادی یک شاخص کلیدی مواد ابزار است. توسعه مواد ابزار باید بر اساس وضعیت منابع واقعی یک کشور باشد که از اهمیت اقتصادی و استراتژیک بالایی برخوردار است.
برخی از ابزارها ممکن است برای هر واحد گران باشند، اما عمر طولانی آنها به این معنی است که هزینه هر قطعه لزوماً بالا نیست. بنابراین هنگام انتخاب ابزار برش باید اثرات اقتصادی را در نظر گرفت. علاوه بر این، در سیستم های پردازش پیشرفته، عملکرد برش ابزار برش نیز لازم است تا پایدار و قابل اعتماد باشد، با درجه خاصی از پیش بینی پذیری و قابلیت اطمینان بالا.