Trong cắt kim loại, phần cắt của dụng cụ trực tiếp thực hiện công việc cắt, do đó vật liệu dụng cụ thường đề cập đến vật liệu của phần cắt của dụng cụ. Việc lựa chọn vật liệu dụng cụ phù hợp là một khía cạnh quan trọng của quá trình cắt, quyết định phần lớn đến năng suất cắt, mức tiêu thụ dụng cụ và chi phí xử lý, độ chính xác gia công và chất lượng bề mặt. Sự phát triển của vật liệu dụng cụ cũng bị thúc đẩy và ảnh hưởng bởi sự phát triển của vật liệu phôi. Dưới đây, chúng tôi thảo luận về việc lựa chọn vật liệu công cụ.
Trong quá trình vận hành, dụng cụ phải chịu áp lực cắt, ma sát và va đập đáng kể, tạo ra nhiệt độ cắt cao. Hoạt động trong môi trường có-nhiệt độ, áp suất cao-cao và ma sát mạnh này, việc sử dụng vật liệu không phù hợp có thể khiến dụng cụ bị mài mòn hoặc hư hỏng nhanh chóng. Vì vậy, vật liệu làm dụng cụ phải đáp ứng những yêu cầu cơ bản nhất định.
1. Độ cứng cao và chống mài mòn tốt
Độ cứng là một đặc tính cơ bản của vật liệu dụng cụ. Để loại bỏ phoi khỏi phôi, độ cứng của dụng cụ phải lớn hơn độ cứng của vật liệu phôi. Độ cứng lưỡi cắt của dụng cụ dùng để cắt kim loại thường trên 60HRC.
Đối với thép công cụ carbon, độ cứng phải trên 62 HRC ở nhiệt độ phòng; đối với thép tốc độ cao, độ cứng là 63-70 HRC; và đối với dụng cụ cacbua, độ cứng là 89-93 HRC.
Khả năng chống mài mòn là khả năng chống mài mòn của vật liệu dụng cụ. Nói chung, độ cứng của vật liệu dụng cụ càng cao thì khả năng chống mài mòn của nó càng tốt. Độ cứng càng cao, số lượng càng lớn, các hạt càng nhỏ và các hạt cứng phân bố càng đều trong cấu trúc kim loại của vật liệu dụng cụ thì khả năng chống mài mòn càng tốt. Điều này cũng liên quan đến thành phần hóa học, độ bền, cấu trúc vi mô và nhiệt độ của vùng ma sát của vật liệu dụng cụ.
2. Đủ sức mạnh và độ dẻo dai
Để đảm bảo rằng dụng cụ có thể hoạt động mà không bị sứt mẻ hoặc gãy dưới áp suất cao, va đập và rung động thường gặp trong quá trình cắt, vật liệu làm dụng cụ phải có đủ độ bền và độ dẻo dai. Nói chung, độ dẻo dai càng cao thì lực cắt có thể chịu được càng lớn.
3. Khả năng chịu nhiệt cao
Khả năng chịu nhiệt là chỉ số chính về hiệu suất cắt của vật liệu dụng cụ. Nó thường được đo bằng khả năng duy trì độ cứng cao, khả năng chống mài mòn, độ bền và độ dẻo dai ở nhiệt độ cao. Nó còn được gọi là độ cứng nóng.
Độ cứng ở nhiệt độ-cao của vật liệu dụng cụ càng cao thì khả năng chịu nhiệt càng tốt, khả năng chống biến dạng và mài mòn dẻo ở nhiệt độ cao- càng cao, đồng thời tốc độ cắt cho phép càng cao.
Ngoài độ cứng ở nhiệt độ-cao, vật liệu làm dụng cụ cũng phải có khả năng chống oxy hóa-ở nhiệt độ cao cũng như khả năng chống bám dính và khuếch tán tốt. Tính chất này được gọi là tính ổn định hóa học.
4. Tính chất vật lý nhiệt tốt và khả năng chống sốc nhiệt
Độ dẫn nhiệt của vật liệu dụng cụ càng tốt thì càng dễ dẫn nhiệt cắt ra khỏi khu vực cắt, do đó làm giảm nhiệt độ của phần cắt của vật liệu dụng cụ và giảm mài mòn dụng cụ.
5. Khả năng sản xuất tốt
Dụng cụ không chỉ phải có hiệu suất cắt tuyệt vời mà còn phải dễ chế tạo. Điều này đòi hỏi vật liệu làm dụng cụ phải có khả năng chế tạo tốt, chẳng hạn như rèn, xử lý nhiệt, hàn, mài và có khả năng chống biến dạng dẻo ở nhiệt độ cao-.
6. Hiệu quả kinh tế
Hiệu quả kinh tế là một chỉ số quan trọng của vật liệu công cụ. Việc phát triển vật liệu công cụ phải dựa trên tình hình tài nguyên thực tế của một quốc gia, có ý nghĩa kinh tế và chiến lược to lớn.
Một số công cụ có thể đắt tiền trên mỗi đơn vị, nhưng tuổi thọ sử dụng lâu dài của chúng có nghĩa là chi phí cho mỗi bộ phận không nhất thiết phải cao. Vì vậy, hiệu quả kinh tế cần được xem xét khi lựa chọn dụng cụ cắt. Ngoài ra, trong các hệ thống xử lý tiên tiến, hiệu suất cắt của dụng cụ cắt cũng cần phải ổn định và đáng tin cậy, có mức độ dự đoán nhất định và độ tin cậy cao.