Selectarea materialului potrivit pentru scule pe baza tipului de prelucrare și a materialului piesei de prelucrat, asigurând o potrivire între sculă și materialele piesei de prelucrat, este o cunoaștere comună în industria de prelucrare. Cu toate acestea, condițiile exacte necesare pentru această potrivire nu sunt universal înțelese. Mai jos, vom discuta modul în care materialele sculelor și piesei de prelucrat se potrivesc în ceea ce privește proprietățile mecanice, fizice și chimice.
Potrivirea proprietăților mecanice ale materialelor sculei și piesei de prelucrat
Proprietățile mecanice implică în primul rând proiectarea parametrilor precum rezistența, tenacitatea și duritatea atât pentru unealtă, cât și pentru piesa de prelucrat. Diverse materiale pentru scule sunt aranjate în ordinea descrescătoare a rezistenței la încovoiere: oțel-rapid, carbură cimentată, scule ceramice, scule cu diamant și nitrură de bor cubică; în ordinea descrescătoare a durității: oțel rapid-, carbură cimentată, nitrură de bor cubică, unelte diamantate și ceramice; și în ordinea descrescătoare a durității: unelte diamantate, scule cu nitrură de bor cubică, unelte ceramice, carbură cimentată și oțel-rapid.
Diferențele de proprietăți mecanice permit sculelor să se adapteze la nevoile de prelucrare ale diferitelor materiale ale piesei de prelucrat. Duritatea sculei de tăiere trebuie să fie mai mare decât cea a piesei pe care o prelucrează. Prin urmare, materialele piesei de prelucrat cu dur-înaltă necesită unelte de tăiere cu duritate și mai mare. În general, cu cât duritatea materialului sculei de tăiere este mai mare, cu atât rezistența acestuia la uzură este mai bună, dar rezistența și duritatea vor fi afectate. Uneltele cu duritate-înaltă, rezistente-la uzură-înaltă sunt utilizate în general pentru degroșare, în timp ce cele cu duritate puțin mai mică sunt utilizate în general pentru finisare.
În plus, sculele de tăiere cu proprietăți mecanice excelente la-temperatură ridicată sunt alegeri excelente pentru tăierea cu-viteză mare. De exemplu, sculele de tăiere ceramică posedă avantajele menționate mai sus și pot tăia la viteze foarte mari. Vitezele lor de tăiere admise pot fi de 2 până la 10 ori mai mari decât cele ale sculelor de tăiere din carbură.
Potrivirea proprietăților fizice ale materialului sculei de tăiere și ale piesei de prelucrat Proprietățile fizice la care se face referire aici includ în principal parametri precum conductivitatea termică a materialului, punctul de topire și coeficientul de dilatare termică. Conductivitatea termică a sculei de tăiere ar trebui să o completeze pe cea a piesei de prelucrat. La prelucrarea pieselor de prelucrat cu conductivitate termică slabă, trebuie utilizată o unealtă de tăiere cu conductivitate termică ridicată pentru a disipa căldura de tăiere în timp util și pentru a menține precizia dimensională atât a sculei, cât și a piesei de prelucrat.
Diverse materiale pentru scule de tăiere sunt aranjate în ordinea descrescătoare a rezistenței la căldură: nitrură de bor cubică, ceramică, carbură de titan-carbură cimentată, carbură cimentată cu granulație ultrafine-pe bază de WC-, diamant și HSS; în ordinea descrescătoare a conductivității termice: PCD, nitrură de bor cubică, carbură cimentată pe bază de WC-, carbură cimentată-de titan, HSS, ceramică pe bază de Si3N4-și ceramică pe bază de Al2O3-; în ordinea descrescătoare a coeficientului de dilatare termică: carbură cimentată pe bază de HSS, WC-, carbură de ciment-de carbură de titan, ceramică pe bază de Al2O3, PCBN, ceramică pe bază de Si3N4 și PCD; și în ordinea descrescătoare a rezistenței la șoc termic: HSS, carbură cimentată pe bază de WC, ceramică pe bază de Si3N4, nitrură de bor cubică, PCD, carbură cimentată pe bază de carbură de titan și ceramică pe bază de Al2O3.
Potrivirea proprietăților chimice între materialele sculei și piesele de prelucrat.
Proprietățile chimice includ dacă unealta și piesa de prelucrat au afinitate chimică, capacitatea de a suferi reacții chimice și fenomene precum difuzia și dizolvarea. Dacă apar aceste fenomene, indică o nepotrivire între unealtă și material.
Diverse materiale de scule sunt aranjate în ordinea descrescătoare a temperaturii lor de anti{0}}aderență cu oțel: nitrură de bor cubică, ceramică, carbură cimentată și HSS; în ordinea descrescătoare a temperaturii lor de rezistență la oxidare: ceramică, nitrură de bor cubică, carbură cimentată, diamant și HSS; în ordinea descrescătoare a intensității difuziei la oțel: diamant, ceramică pe bază de Si3N4, nitrură de bor cubică și ceramică pe bază de Al2O3; și în ordinea descrescătoare a intensității difuziei la titan: ceramică pe bază de Al2O3, nitrură de bor cubică, SiC, Si3N4 și diamant.