Что значит и что означает твердость режущего инструмента?

Такая характеристика, как твердость режущего инструмента, неоднократно упоминается в технических документациях и описаниях ленточных и дисковых пил, ножей и фрез. Однако, что этот показатель означает, как получается и относительно чего измеряется, уточняется намного реже.

Твердость – это способность материала сопротивляться пластическим деформациям под воздействием контактного давления.

Применяя этот критерии по отношению к инструменту (например, ленточной пиле), следует понимать, что он оказывает режущее давление на материал. Базовые знания физики помогут понять, что на действие со стороны пилы будет возникать противодействие со стороны материала и оно будет направлено в противоположную ему сторону. Именно твердость материала определяет, согнется или же не согнется зуб под воздействием сопротивления материала, который обрабатывается.

На данный момент, существует большое множество шкал и принципов измерения твердости материала. Относительно режущего инструмента, наиболее достоверным и распространенным принято считать шкалу Роквелла (HR). Дополнительную популярность ей обеспечивает и максимальная простота измерения. Фактически, этот показатель определяется глубиной погружения специального индикатора специфической формы и материала в измеряемый объект.

В зависимости от типа и силы применения индикатора, меняется и шкала измерения.

ШКАЛА ИНДИКАТОР НАГРУЗКА кг/с
(HR) A Алмазный конус, угол 120° при вершине  60
(HR) B Шарик диаметром 1/16 дюйма из карбида вольфрама (или закалённой стали)  100
(HR) C Алмазный конус, угол 120° при вершине  150

Для характеристики режущего инструмента, в частности ленточных и дисковых пил, и ножей, а также фрез, наиболее распространена шкала HRC. Так, можно выделить несколько категорий твердости материала:

40-47 HRC – низкий уровень твердости. Инструмент с такой характеристикой используется в качестве основы под твердосплавную и стеллитовую напайку. Еще одной сферой его применения является изготовление пил, которые нуждаются в регулярном разведении и плющении. Инструмент с таким уровнем твердости повсеместно распространен в деревообработке.

50-57 HRC – средний уровень твердости. Наиболее характерным представителем данного спектра являются фрезы, небольшого (до 15мм) диаметра.

60 HRC и выше – высокий уровень твердости. Таким параметрам соответствует твердосплавный инструмент и зубья ленточных пил, подверженные индукционному закаливанию либо же изготовленные из быстрорежущей (HSS) стали. Инструмент с таким уровнем твердости применяется для обработки дерева и металлов.

Помимо физических и химических характеристик самого сплава, твердость инструмент обеспечивается за счет закалки. Закаливание – это процедура при которой материал доводится до температуры критического диапазона или выше и мгновенно охлаждается. После нее на поверхности металла образуется мартенситная структура, которая и обеспечивает готовому инструменту определенный уровень твердости.

Фактически, чем выше уровень твердости, тем более износостойким будет инструмент, однако следует понимать, что инструмент с высоким уровнем твердости лишается пластичности и его ресурс существенно снизится при регулярных боковых нагрузках (для дисковых пил) и перегибании (например, через шкивы – для ленточных).

Именно поэтому, в противовес закалке, разработана процедура отпуска. При данной процедуре металл нагревается до высокой температуры и свободно охлаждается. В результате этого процесса, мартенситы, образовавшиеся на поверхности металла, распадаются, делая инструмент менее твердым, но более пластичным.

Более подробные рекомендации к выбору и использованию ленточных пил по металлу, смотрите здесь.