Сверла из какой стали
Перейти к содержимому

Сверла из какой стали

  • автор:

Какие свёрла лучше: твёрдосплавные или быстрорежущие

Главное изображение статьи

Чтобы однозначно ответить на этот вопрос, нужно определить, какие задачи стоят перед мастером.

Выбор сверлильного инструмента в большей степени зависит от материала, который необходимо обработать. Связано это со свойствами быстрорежущей стали и твёрдых сплавов.

Начнем с быстрорезов.

Их обозначают HSS – High Speed Steel. Быстрорежущую сталь 120 лет назад изобрел американский инженер Фредерика Винслоу Тейлор, добавив в углеродистую сталь 18% вольфрама и 5% хрома. Новый материал получился значительно прочнее, а главное – возросла его устойчивость к высоким температурам, которым «грешит» металлообработка.

Во время сверления происходит интенсивный нагрев инструмента. Уже при 200-250°C легированные стали начинают буквально плавиться. С новыми примесями термостойкость стала доходить до 450-600°C, да и время работы на предельных температурных режимах значительно увеличилось, что позволило сверлить дольше и быстрее.

Свёрла из быстрорежущей стали идеально подходят для создания отверстия в деталях из стали с пределом прочности до 1200 Н/мм2, а также в мягких металлах, типа алюминия.

Для прочных металлов пригодится сверло из твёрдых сплавов.

Твёрдый сплав – это вовсе не слав. Он представляет собой композиционный материал, изготовленный по технологии порошковой металлургии (прессование и спекание порошков). Состоит твёрдый сплав из керамических частиц микронного размера (в основном из карбид вольфрама, к которому добавляю карбид титана или тантала), скрепленных связкой, в качестве которой выступает кобальт.

Для твёрдосплавных инструментов характерна более высокая устойчивость к температурам – они не теряют твёрдость и прочность даже при 900°C! Это позволяет увеличить скорость обработки и производительность. Соответственно такие свёрла понадобятся, если вы работаете с жаропрочными сталями, чугуном или сплавами титана.

Единственный недостаток твёрдосплавного инструмента: несмотря на свою твёрдость он подвержен разрушению при повышенных вибрациях.

Следите за качеством!

Довольно важно для работы выбирать только надёжных поставщиков инструмента. Дело в том, что крупнейшие производители пристально следят за качеством своей продукции, постоянно тестируя её и совершенствуя технологии изготовления. Этого нельзя сказать о непроверенных поставщиках, которые могут использовать при производстве материалы низкого качества, не выдерживать необходимой геометрии. В результате перезаточить подобные свёрла не представляется возможным, и они летят в мусорную корзину.

В каталоге компании ТИГРОТЕХ вы найдете проверенные годами свёрла из быстрорежущей стали от чешского лидера рынка ZPS , а также высококачественные южнокорейские свёрла из твёрдых сплавов от компании Widin .

Как выбрать сверла по металлу

Фарида 12 февраля 2018

Сверла по металлу

Для сверления металлов используют винтовые или, как их чаще называют, спиральные сверла. Будучи практически одинаковыми по конструкции, эти инструменты могут различаться по материалу, виду дополнительной обработки, особенностям заточки. Существует много разновидностей сверл, оптимизированных для разных металлов, глубины сверления и других условий работы.

Из чего изготавливают сверла

Для изготовления сверл по металлу применяется быстрорежущая сталь. Это группа высоколегированных сплавов, в состав которых, кроме железа и углерода, входит вольфрам, молибден, кобальт, ванадий и другие элементы.

Быстрорежущая сталь отличается от обычной инструментальной тем, что сверло из нее сохраняет работоспособность при нагреве. Инструментальная сталь при нормальной температуре не уступает по твердости быстрорежущей, но при нагреве свыше 200 о С происходит отпуск и она становится мягкой. Быстрорежущая сталь сохраняет твердость до 500—600 о С, а некоторые марки – до 1000 о С.

Вольфрам – основной компонент, повышающий «красностойкость стали» (способность сохранять твердость при нагреве). Однако из-за ограниченных запасов вольфрама пришлось отказываться от стали с его высоким содержанием и переходить на молибденовые сплавы. При содержании вольфрама в пределах 6% требуемые качества сверл обеспечиваются добавкой молибдена, кобальта и других элементов. Инструменты из стали Р18 уже не производятся, и даже Р9 встречается нечасто.

В зарубежной классификации быстрорежущие сплавы обозначаются аббревиатурой HSS (High Speed Steel). Их существует несколько разновидностей, и некоторые из них аналогичны сплавам, указанным в ГОСТе. Марки быстрорежущих сталей обозначаются буквой «М» с последующей цифрой. Сравним несколько наиболее часто используемых марок.

М1

Сталь с низким содержанием вольфрама и увеличенным – молибдена (1.5 и 8 % соответственно). Не отличается высокой стойкостью, используется для изготовления сверл общего назначения.

М2

Сплав содержит 6% вольфрама и 5% молибдена, что придает сверлам из него высокую твердость. Российский аналог – Р6М5. Сверла из этой стали обладают хорошей износостойкостью и красностойкостью.

М7

Сверла из этой стали применяются для глубокого сверления и работы с высокими усилиями. В ее составе уменьшено содержание вольфрама (1,75 %), но увеличено количество молибдена (8,75 %) и ванадия (2 %). Российский аналог – Р2М9.

М35

Российский аналог этого сплава – Р6М5К5. Эта сталь отличается от М2 (Р6М5) более высокой «красностойкостью» за счет добавки 5 % кобальта. В сплав также добавлены: кремний, магний и никель. Сверла из стали М35 выдерживают сильный нагрев и обеспечивают высокую производительность.

М42

Этот сплав имеет в составе немного вольфрама, но высокое содержание молибдена и кобальта. Сверла из него отличаются высокой красностойкостью и отлично держат заточку. Хорошо работают при высокой скорости резания и по вязким материалам. Российский аналог – сталь Р2М10К8.

Особенности сверл и их маркировка

В зарубежной системе маркировки сверл отражаются некоторые особенности их изготовления и важнейшие компоненты стали.

HSS-R

Нешлифованные сверла изготавливаются винтовой прокаткой. Для них используется относительно мягкая, деформируемая сталь. После прокатки инструмент закаляется. В маркировке буква «R» может отсутствовать.

HSS-G

Вышлифованные сверла изготавливаются шлифовкой CBN (кубическим нитридом бора). Это самый распространенный вид инструментов для широкого круга задач. Сверла имеют высокую износостойкость и минимальное радиальное биение.

HSS-PM

Сверла, изготовленные по технологии порошковой металлургии. Применяются для обработки твердых металлов.

HSS-E (HSS-Co)

Кобальтовые сверла из сплавов с высоким содержанием кобальта. К маркировке может добавляться цифра, обозначающая округленное до целых содержание кобальта в процентах. Например, HSS-Co5 или HSS-Co8, что соответствует сплавам М35 или М42.

HSS-TiN или HSS-TiAN

Титановые сверла покрыты нитридом титана. Буква «A» во втором варианте означает легирование алюминием. Покрытие нитридом титана придает инструменту золотистый цвет и в несколько раз повышает его износостойкость.

HSS-E-VAP

Парооксидированные сверла. Сверла этой группы покрыты пленкой окислов, которая создается парооксидированием – обработкой перегретым паром в специальной среде. Покрытие имеет черный цвет, снижает налипание стружки на режущие кромки, повышает смачиваемость поверхности охлаждающей жидкостью. Сверла HSS-E-VAP эффективны для сверления нержавеющей стали и других вязких сплавов.

Твердость сверл из быстрорежущих сталей по ГОСТ 2034-80 должна быть в пределах 63—66 HRC.

Режущая часть

Резание при сверлении осуществляется двумя кромками, которые образованы пересечением передних поверхностей винтовых канавок и конической головки сверла. Строго говоря, режущая часть не совсем коническая: задняя поверхность лезвия понижается, под небольшим углом отходя от теоретического конуса.

Главный параметр заточки – угол при вершине. Для большинства применений он составляет около 118 о . Для чугуна или твердой бронзы его можно уменьшить до 116 о . Для латуни, мягкой бронзы, алюминия применяют углы 120 о , 130 о , 140 о .

Для сверления мягкого листового металла применяют специальную заточку с криволинейными режущими кромками, выступающим заостренным центром и чуть выступающими краевыми резцами. В начале сверления сверло сразу четко центрируется, затем очерчивается контур, и после этого начинается выемка металла по всей площади отверстия. В результате исключается биение на входе и закусывание краев на выходе.

Для сверления стального и чугунного литься применяются сверла с двойной заточкой. Кроме угла при вершине 116 – 118 о , кромки стачиваются на периферии, на ширину 0,2 диаметра, под углом 70 – 75 о . Существуют и другие формы заточки для конкретных применений.

Точность сверления

Факторы, влияющие на точность сверления, делятся на две группы: зависящие от оборудования и зависящие от инструмента. Сверла делятся на три класса точности: А1, В1 и В. Класс точности определяется предельно допустимыми величинами:

  • несимметричностью сердцевины и поводка сверла;
  • радиальным биением;
  • допуском прямолинейности режущих кромок.

Класс точности должен соответствовать требуемому квалитету точности отверстий и возможностям оборудования. Сверла класса А1 применяются для отверстий от 10 до 13 квалитетов точности. Сверла классов В1 и В – до 14 и до 15-го квалитета точности соответственно.

Виды хвостовиков

Хвостовая часть сверла, предназначенная для крепления в станке или ручном инструменте, может иметь разные формы.

  • Цилиндрический хвостовик. Это самая распространенная форма хвостовика, пригодная для фиксации в патроне дрели, сверлильного или токарного станка.
  • Конический (конус Морзе). Сверла с коническим хвостовиком применяются на промышленном оборудовании. Для них требуется соответствующий конус на шпинделе. Отличаются надежной фиксацией, точной центровкой и быстротой замены инструмента.
  • Шестиугольный. Такой хвостовик пригоден для установки в трехкулачковый патрон и отличается уверенной передачей высокого крутящего момента. Исключает проскальзывание сверла в патроне. Кроме того, шестиугольная форма удобна для установки сверла в адаптер шуруповерта. При этом сверло не нужно зажимать, но не обеспечивается его точное положение при работе.
Популярные наборы и сверла специальной формы

Наиболее часто используемые сверла – диаметром от 2 до 10 мм. Они используются в металлообрабатывающих мастерских, на станциях СТО, в домашнем хозяйстве. На популярность этих диаметров указывает и то, что большинство легкого сверлильного оборудования имеет патроны, приспособленные под этот диапазон размеров.

Для общего применения подходит набор сверл с шагом диаметра 0,5 мм. В большинстве случаев такой набор перекроет основные потребности сверления. Для конкретного применения можно подбирать диаметры с шагом 0,1 мм. Более точные размеры отверстий достигаются дополнительной обработкой.

Есть особые случаи, для которых удобно использовать специальные сверла:

  • ступенчатое сверло для листовых материалов;
  • кольцевое сверло или центробор для неглубокого сквозного сверления отверстий большого диаметра;
  • комбинированное сверло-метчик, которым можно за один проход просверлить отверстие и нарезать в нем резьбу.

Правильный выбор инструмента в соответствии с предстоящим применением существенно упростит работу и поможет достичь должного качества.

Сверление – самый распространенный вид работы с материалами в процессе производства и конструирования. А сверла, соответственно – самый распространенный расходный материал электроинструмента. Поэтому вопросы выбора сверл, их особенности и оценка качества работы – самые частые вопросы.

Так сложилось, что сверла по металлу являются наиболее распространенным типом сверл по ряду причин:

  • Металл – наиболее часто применяемый конструкционный материал, использующий отверстия для сочленения (клепки, резьбовые соединения и т.д.)
  • Данные сверла оптимально работают не только с металлом, но и с рядом других более мягких материалов, таких как дерево.
  • Технологические принципы изготовления сверл по различным средам аналогичны технологиям изготовления сверл по металлу.

Поэтому в данной статье мы рассмотрим именно особенности сверл по металлу.

Все хотят, чтобы сверла были качественны. Прежде всего, это значит, чтобы они сверлили долго и быстро. То есть, у сверл есть два основных параметра качества, понятных простому пользователю: скорость сверления (реза) и ресурс работы. При производстве они трансформируются в специализированные технические термины. Этих параметров уже больше, они более узкоспециализированы с точки зрения технического описания, и они более точно описывают характеристики, влияющие на работу сверла.

Так, основными характеристиками, относящимися к стали, применяемой для изготовления сверл, относятся такие показатели, как:

  • Твердость. Понятный термин, отвечающий, например, за сохранение остроты заточки режущей кромки, или за то, в какой среде сверло сможет работать. Понятно, что твердость сверла должна существенно превышать твердость обрабатываемого материала, иначе никакого сверления просто не получится.
  • Вязкость. Термин вроде бы противоположный понятию твердости, однако, не совсем. Сверло может быть твердым и хрупким. В этом случае, при работе под нагрузками оно может достаточно быстро начать крошиться. Вязкость как раз отражает устойчивость к таким нагрузкам, и оно является противоположным понятию хрупкости.
  • Сопротивление на изгиб. Понятно, что в процессе работы сверло может испытывать неосевые нагрузки. И если сверло будет слишком хрупким, то оно сломается даже при незначительных нагрузках. Этот параметр отражает устойчивость к ним.
  • Теплостойкость, а точнее для сверл – «красностойкость». В процессе работы, сверло подвергается очень сильному разогреву. В процессе этого, происходит отпускание стали, и, соответственно, ухудшение показателей твердости. Красностойкость как раз отвечает за сохранение прочностных характеристик в течение длительного времени работы при определенной температуре.

Как видим, все эти характеристики в первую очередь относятся к характеристикам стали, используемой при изготовлении сверл.

В самом начале развития технологий режущего инструмента для изготовления сверл применялась углеродистая сталь, обладающая хорошими показателями твердости. Однако минусом такой стали было то, что такие сверла можно применять только на малой скорости вращения. При повышении скорости, сверло перегревалось, и сверло приходило в негодность. С развитием технологий, на смену углеродистым сталям пришли высоколегированные стали, доля легирующих элементов в которых превышает 10% (а может доходить и до 50%). Такие инструментальные стали, разработанные специально для сохранения твердости в условиях высоких температур и повышенных нагрузок, относят к классу быстрорежущих сталей. Этот класс часто обозначают аббревиатурой HSS-стали (highspeedsteel). Внутри этого класса существует градация в зависимости от долей содержания основных легирующих элементов:

Описывая общее понимание, можно сказать, что чем выше доля легирующих элементов (в определенном диапазоне), тем выше показатели твердости стали. Правда обратной стороной этого является увеличение стоимости.

Несколько усложняет картину тот факт, что при различном процентном соотношении элементов и различных методах закалки, сталь (как сплав) образует различные фазовые состояния, которые имеют разные показатели твердости, вязкости, сопротивления ударным нагрузкам и т.д. В итоге, комбинирование соотношения легирующих элементов позволяет получить оптимальное сочетание требуемых параметров и цены.

Наиболее высококачественным из распространенных марок сталей, применяемых для изготовления сверл, считается сталь класса Р6М5 по стандарту, принятому в России и ряде других стран. Эта аббревиатура быстрорежущих сталей в названии отражает содержание основных легирующих элементов: Вольфрама и Молибдена. Существуют также более узкие марки стали, входящие в данный класс, которые имеют дополнительные индексы, показывающие содержание дополнительных элементов. Например, сталь Р6М5К5 дополнительно содержит кобальт. Надо отметить, что добавление кобальта существенно улучшает характеристики стали, и сверла из такой стали сверлят дольше, чем сверла из стали без добавления кобальта. Но при этом, стоимость таких сверл растет в разы. Поэтому наряду с дорогостоящими «кобальтовыми» сверлами, производители используют различные вариации соотношения элементов Вольфрама и Молибдена, чтобы приблизиться к показателям твердости «кобальтовых» без существенного удорожания цены.

Также для таких целей используются различные виды постобработки изготовленных сверл. Одним из таких видов является покрытие сверл титан-нитридным слоем. Такие сверла по ресурсу работы приближаются к «кобальтовым», но при этом, цена на них – существенно ниже. Подробнее о постобработке мы расскажем в следующих статьях.

Здесь же подытоживая, повторим, что внутри сталей класса Р6М5 даже без дополнительных легирующих элементов есть несколько семейств, которые отличаются соотношением долей Вольфрама, Молибдена, а также Хрома и Ванадия. Как уже говорилось, это влияет на характеристики стали, но и на цену также.

Сталь, применяемая в сверлах АТАКА, имеет следующие диапазоны соотношения легирующих элементов (сталь М2 по классификации производителя):

  • W: 6,50 – 6,75 %.
  • Mo: 4,50 – 5,50 %
  • Cr: 3,80 – 4,40 %
  • V: 1,75 – 2,2 %

Эта сталь по своей твердости и прочности обладает лучшими характеристиками внутри класса Р6М5, выше которых идет только сталь с Кобальтом.

Об особенностях технологии изготовления сверл, постобработке и заточке – в наших следующих статьях.

Какие сверла по металлу лучше?

Сверла по металлу изготавливают из инструментальной быстрорежущей стали HSS (High Speed Steel). Это легированные стали с содержанием таких элементов, как вольфрам, молибден, а также ванадий и кобальт. Эти добавки положительно влияют на такие характеристики стали, как горячая твердость (температура нагрева, которую может выдержать сталь), красностойкость (время, которое сталь может выдерживать высокую температуру), сопротивление разрушению.

В процессе работы режущего инструмента происходит интенсивное выделение тепла, которое идет на разогрев инструмента. Для инструмента из обычной углеродистой стали недопустим режим работы при нагреве выше 200°C, т.к. твердость стали начинает стремительно падать. Современные быстрорежущие стали сохраняют свои свойства при 500-600°C, что позволяет существенно увеличить скорость сверления.

Очень важную роль играет процесс изготовления и термообработки сверл. Крупные предприятия — лидеры отрасли — имеют в своем распоряжении дорогостоящее контрольно-измерительное оборудование, что позволяет поддерживать стабильно высокое качество выпускаемой продукции. Сверла NoName зачастую делают из плохой стали, не выдерживается геометрия, перезаточить их практически невозможно — после отработки заводской заточки сверло становится непригодным для дальнейшего использования.

Коротко перечислим основные виды сверл по металлу из быстрорежущей стали:

    Сталь сверл HSS-E содержит кобальт и превосходит по режущим свойствам остальные стали, поэтому применяются для работы по вязким и сложным материалам. Их в основном используют для сверления нержавеющей стали, а также легированной и нелегированной стали с пределом прочности до 1200 Н/мм2.

Сверление металла

Тестирование сверл Diager HSS-E Co 5% Сверло Diager HSS-TiN в работе
  • Трехслойное покрытие сверл HSS-TiAlN (титаново-алюминиево-нитритное) имеет более низкий коэффициент трения, а также образует термальный барьер (сверло не теряет свои свойства при разогреве наружной оболочки до 700°C), повышается прочность и увеличивается срок жизни сверла приблизительно в 5 раз. Сверло с покрытием TiAlN не следует затачивать повторно, повреждение покрытия сведет все преимущества этого сверла на нет. Сверла HSS-TiAlN используют для производительного сверления легированной и нелегированной стали с пределом прочности до 1100 Н/мм2, алюминия, чугуна.
  • Сверла HSS-TiN из стали, покрытой нитридом титана, также значительно меньше нагреваются в процессе работы, что увеличивает такие характеристики сверла, как прочность и срок жизни не менее, чем в 3 раза. Сверла с покрытием TiN не следует затачивать повторно. Сверла HSS-TiN используют для сверления легированной и нелегированной стали с пределом прочности до 1100 Н/мм2, чугуна.
  • Сверла HSS-G—шлифованные сверла из инструментальной быстрорежущей стали имеют повышенную стойкость и малые радиальные биения. Сверла HSS-G —самые распространенные режущие инструменты для решения стандартных задач. Сверла HSS-G используются для сверления легированной и нелегированной стали с пределом прочности до 900 Н/мм2, чугуна.
  • Cверла HSS-R прошли роликовую прокатку и термическую обработку. Сверла имеют наименьшую стойкость. Используются в основном для сверления мягких сталей, чугуна.
  • Отдельно стоит выделить твердосплавные сверла или сверла с впаянным твердосплавным наконечником, они имеют максимальную прочность, способны выдерживать большие нагрузки. Используются для сверления жаропрочных сталей, нержавеющей стали, сплавов титана.

    На вопрос «Какие сверла по металлу лучше?» мы ответим так — сверла, которые позволят выполнить конкретную задачу максимально эффективно.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *