Vật liệu chế tạo dụng cụ cắt kim loại đóng vai trò then chốt trong quá trình gia công, quyết định trực tiếp đến hiệu quả và chất lượng sản phẩm. Việc lựa chọn vật liệu phù hợp không chỉ giúp tăng năng suất, giảm chi phí mà còn đảm bảo độ chính xác và độ bền của chi tiết gia công. Bài viết này sẽ đi sâu vào các yêu cầu đối với vật liệu chế tạo dụng cụ cắt, các loại vật liệu phổ biến và ứng dụng của chúng trong gia công kim loại.
 

1. Các yêu cầu đối với vật liệu chế tạo dụng cụ cắt

• Độ cứng cao:
  • Độ cứng của lưỡi cắt phải cao hơn nhiều so với độ cứng của vật liệu phôi để có thể cắt gọt hiệu quả.
  • Đối với gia công thép cacbon và thép hợp kim thấp, độ cứng dao cần đạt từ 62-65 HRC.
• Độ bền mài mòn tốt:
  • Khả năng chống mài mòn cao giúp kéo dài tuổi thọ của dụng cụ cắt, giảm chi phí thay thế.
• Độ bền cơ học và độ dẻo:
  • Đảm bảo dụng cụ cắt chịu được lực va đập, lực uốn và các lực tác động khác trong quá trình gia công.
  • Độ dẻo cần thiết giúp tránh gãy vỡ dụng cụ cắt.
• Độ chịu nhiệt cao:
  • Duy trì độ cứng và khả năng chống mài mòn ở nhiệt độ cao, đặc biệt quan trọng khi gia công tốc độ cao.
• Khả năng phục hồi và công nghệ chế tạo tốt:
  • Dễ dàng mài lại, sửa chữa và chế tạo dụng cụ cắt.
  • Công nghệ chế tạo đảm bảo chất lượng và độ chính xác của dụng cụ cắt.
• Giá thành hợp lý:
  • Cân bằng giữa chất lượng và giá thành để tối ưu hóa chi phí sản xuất.

2. Các loại vật liệu chế tạo dụng cụ cắt phổ biến

• Thép cacbon dụng cụ:
  • Độ cứng đạt 60-63 HRC sau khi nhiệt luyện.
  • Dễ mài sắc và có độ bóng cao.
  • Tính chịu nhiệt thấp, chỉ phù hợp với gia công tốc độ thấp và vật liệu mềm.
  • Ứng dụng: Dao tiện, dao phay, mũi khoan cho gia công thô và bán tinh.
• Thép hợp kim dụng cụ:
  • Chứa các nguyên tố hợp kim như crom, vonfram, molypden, vanadi giúp tăng độ cứng, độ bền mài mòn và độ chịu nhiệt.
  • Có nhiều loại thép hợp kim dụng cụ khác nhau, phù hợp với từng ứng dụng cụ thể.
  • Ứng dụng: Dao phay, mũi khoan, dao cắt ren cho gia công thép hợp kim, thép không gỉ.
• Thép gió (High-Speed Steel - HSS):
  • Độ cứng cao, độ bền mài mòn tốt và độ chịu nhiệt cao (600-650°C).
  • Cho phép gia công ở tốc độ cao hơn so với thép cacbon và thép hợp kim.
  • Ứng dụng: Dao phay ngón, mũi khoan, dao tiện cho gia công tốc độ cao.
• Hợp kim cứng (Carbide):
  • Độ cứng cực cao, độ bền mài mòn tuyệt vời và độ chịu nhiệt cao (1000°C).
  • Cho phép gia công ở tốc độ rất cao và với vật liệu cứng.
  • Ứng dụng: Mảnh dao tiện, dao phay, mũi khoan cho gia công tinh và siêu tinh.
• Gốm kỹ thuật (Ceramics):
  • Độ cứng và độ bền nhiệt rất cao, cho phép gia công ở tốc độ cực cao.
  • Thích hợp cho gia công vật liệu siêu cứng và chịu nhiệt.
  • Ứng dụng: Mảnh dao tiện, dao phay cho gia công gang, thép tôi cứng.
• Kim cương nhân tạo (Diamond):
  • Độ cứng cao nhất, độ bền mài mòn tuyệt vời và độ chịu nhiệt cao.
  • Cho phép gia công vật liệu siêu cứng và phi kim loại với độ chính xác cực cao.
  • Ứng dụng: Dao tiện, dao phay cho gia công kim loại màu, hợp kim và vật liệu composite.

3. Lựa chọn vật liệu chế tạo dụng cụ cắt phù hợp

• Vật liệu phôi:
  • Vật liệu cứng và khó gia công cần vật liệu dụng cụ cắt có độ cứng và độ bền cao.
  • Vật liệu mềm và dễ gia công có thể sử dụng vật liệu dụng cụ cắt có độ cứng thấp hơn.
• Phương pháp gia công:
  • Gia công thô cần vật liệu dụng cụ cắt có độ bền cao để chịu được lực cắt lớn.
  • Gia công tinh cần vật liệu dụng cụ cắt có độ cứng cao để đạt được độ chính xác và độ bóng bề mặt cao.
• Tốc độ cắt và chế độ cắt:
  • Gia công tốc độ cao cần vật liệu dụng cụ cắt có độ chịu nhiệt cao.
  • Chế độ cắt phù hợp giúp tối ưu hóa tuổi thọ của dụng cụ cắt.
• Chi phí:
  • Cân bằng giữa chất lượng và giá thành để tối ưu hóa chi phí sản xuất.

Việc lựa chọn vật liệu chế tạo dụng cụ cắt phù hợp là yếu tố then chốt để đảm bảo hiệu quả và chất lượng gia công. Hiểu rõ các yêu cầu và đặc tính của từng loại vật liệu giúp người vận hành đưa ra quyết định tối ưu, nâng cao năng suất và giảm chi phí sản xuất.